應(yīng)激動物模型的研究進(jìn)展

呂文婷+吳華麗+裴思然+尚靖

摘要：應(yīng)激動物模型已經(jīng)成為在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用手段，尤其在抑郁癥等精神疾病當(dāng)中，應(yīng)激模型是主要造模手段。目前存在多種抑郁造模方法，且每種造模方法對動物的影響存在差異，有些造模方法不能夠完全反映人類抑郁癥的發(fā)病原因，因此建立一種合適的應(yīng)激抑郁模型十分重要。對常用的應(yīng)激抑郁模型進(jìn)行了綜述。

關(guān)鍵詞：束縛應(yīng)激；CUMS；孤養(yǎng)；社交失敗

中圖分類號：R318 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B 文章編號：1007-273X（2016）06-0012-03

應(yīng)激（Stress）是指機(jī)體在受到強(qiáng)烈的內(nèi)外環(huán)境因素的刺激時(shí)所出現(xiàn)的非特異性全身反應(yīng)。應(yīng)激和許多疾病之間有著密切的聯(lián)系。社會應(yīng)激能夠引起許多精神和行為障礙性疾病，包括焦慮、抑郁、物質(zhì)濫用、性功能下降等。

隨著應(yīng)激與疾病的關(guān)系越來越被人們所重視，應(yīng)激動物模型的建立已經(jīng)成為在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中廣泛涉及的實(shí)驗(yàn)手段[1]。其中，在抑郁癥研究當(dāng)中最為常用的模型是束縛應(yīng)激、慢性不可預(yù)見性刺激（CUMS）模型、孤養(yǎng)（Social isolation）模型和社交失敗應(yīng)激（Repeated social defeated，RSD）模型等。下面對常用應(yīng)激模型進(jìn)行了介紹。

1 束縛應(yīng)激模型

1.1 模型簡介

束縛應(yīng)激是一種非損傷性刺激，屬于心理應(yīng)激模型范疇。早期人們利用軟帶捆綁動物四肢，也將動物頭部進(jìn)行固定，通過這種方式來進(jìn)行束縛應(yīng)激造模。但是，這種方式只制造了最純粹的挫折應(yīng)激，并且剝奪了動物活動的自由。目前常用的束縛應(yīng)激造模方式是將動物置于自制的圓柱形筒內(nèi)，筒身上鉆有若干小孔以便動物呼吸，筒底部鋪有襯布以便吸收動物的排泄物。這種方式既能將動物束縛于固定物中，產(chǎn)生束縛刺激的作用，同時(shí)也滿足動物擁有一定的自由空間。根據(jù)束縛刺激的時(shí)間長短，束縛應(yīng)激可分為急性和慢性束縛應(yīng)激。急性束縛應(yīng)激是指只給與動物一次束縛應(yīng)激，且束縛時(shí)間較短（幾十分鐘到幾小時(shí)），慢性束縛應(yīng)激是指在一段時(shí)間內(nèi)，每天定時(shí)給與動物一定時(shí)間的束縛刺激。

此外，也有束縛應(yīng)激和其他應(yīng)激方式相結(jié)合的作法，稱為復(fù)合束縛應(yīng)激。如束縛應(yīng)激和冰冷應(yīng)激、浸水應(yīng)激相結(jié)合。復(fù)合束縛應(yīng)激模型常被用來模擬一種以上刺激因素誘發(fā)的心理應(yīng)激反應(yīng)。Filaretova等[2]將雄性成年Wistar大鼠固定在支架板上并放入室溫為4℃的室內(nèi)3 h，建立了復(fù)合束縛應(yīng)激動物模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著應(yīng)激時(shí)程的進(jìn)行，復(fù)合束縛應(yīng)激動物胃黏膜組織較單純束縛組損傷明顯加重，表明寒冷環(huán)境能夠加劇心理應(yīng)激對消化系統(tǒng)的損傷。

1.2 束縛應(yīng)激對動物的影響及應(yīng)用

Sung等[3]采用大鼠束縛應(yīng)激模型，通過18FDG micro PET研究應(yīng)激大鼠腦葡萄糖代謝的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)激大鼠下丘腦、內(nèi)嗅皮層和梨狀皮層代謝增高，而背側(cè)海馬、丘腦、感覺/運(yùn)動皮層、紋狀體、上丘和小腦代謝降低。而在Pruessner等研究中下丘腦代謝是降低的[4]。研究人員分析，這可能是由于兩個(gè)試驗(yàn)中應(yīng)激原的強(qiáng)度不同而導(dǎo)致的。

HPA軸（下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸）是人體的重要內(nèi)分泌應(yīng)激系統(tǒng)，大腦通過控制HPA軸活動影響機(jī)體在應(yīng)激情境中皮質(zhì)醇的分泌，同時(shí)皮質(zhì)醇分泌對大腦也具有負(fù)反饋?zhàn)饔?。海馬結(jié)構(gòu)中富含糖皮質(zhì)激素受體（GR），因此應(yīng)激可通過糖皮質(zhì)激素（GC）導(dǎo)致一系列神經(jīng)性可塑性調(diào)節(jié)從而造成海馬損害[5]。Gdek-Michalska等[6]發(fā)現(xiàn)束縛應(yīng)激造模的抑郁癥大鼠前額葉皮質(zhì)和海馬中糖皮質(zhì)激素受體（GR）表達(dá)量顯著下降，下丘腦中鹽皮質(zhì)激素受體 （MR） 水平提高。

2 慢性不可預(yù)見性刺激模型（CUMS）模型

2.1 模型簡介

在抑郁癥研究中，CUMS是最被廣泛接受的抑郁動物模型。CUMS是指將多種不同的應(yīng)激因素（通常包括束縛、夾尾、禁食禁水、明暗顛倒等）每天隨機(jī)1種，連續(xù)21 d，其應(yīng)激因素種類繁多，具有多變性、隨機(jī)性，可防止動物產(chǎn)生適應(yīng)性。但其對動物軀體的機(jī)械刺激較明顯，偏重軀體應(yīng)激范疇[7]。

2.2 CUMS對動物的影響及應(yīng)用

研究發(fā)現(xiàn)CUMS可導(dǎo)致多個(gè)腦區(qū)結(jié)構(gòu)變化或功能異常，如海馬、杏仁核、前額葉、下丘腦、腦干等。Luo等[8]發(fā)現(xiàn)海馬中5-HT和神經(jīng)肽Y（NKY）的含量下降可能與CUMS引起的抑郁癥狀有關(guān)。Zhang等[9]發(fā)現(xiàn) CUMS造模的抑郁癥大鼠的外側(cè)杏仁核（Lateral amygdala ，LA）超微結(jié)構(gòu)改變，棘突觸數(shù)量減少、密度降低、厚度變薄。LA中與突觸形成有關(guān)的物質(zhì)，如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 （BDNF）、 PSD-95 、突觸素等的表達(dá)量顯著降低。王海濤等[10]采用慢性不可預(yù)見性溫和應(yīng)激（CUMS）方法建立抑郁Wistar大鼠模型，利用免疫印跡方法（Western blot）檢測pMAP-2（磷酸化的微管相關(guān)蛋白-2）變化。發(fā)現(xiàn)模型組大鼠杏仁核組織中MAP-2磷酸化增高（P<0.05）。MAP-2是目前研究最為廣泛的微管相關(guān)蛋白，參與神經(jīng)元突起生長和突觸可塑性過程，在神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)可塑性過程中發(fā)揮重要作用。MAP-2磷酸化后，MAP-2與微管解離，微管更動態(tài)，神經(jīng)可塑性增強(qiáng)。Mao等[11]利用免疫分析和ELASA技術(shù)，研究了CUMS造模的SD大鼠海馬和前額葉皮質(zhì)中5-HT和BDNF含量的變化。發(fā)現(xiàn)模型組與正常組相比，海馬和前額葉皮質(zhì)中5-HT和BDNF含量顯著下降（P<0.01）。Xi等[12]利用磁共振成象（MRI）和磁共振波譜學(xué)（MRS）技術(shù)，研究了CUMS造模的抑郁癥大鼠海馬體積和神經(jīng)生化改變， 1H-MRS發(fā)現(xiàn)CUMS 能夠使大鼠海馬中N-乙酰天冬氨酸（NAA）含量下降，但對左側(cè)和右側(cè)的海馬體積無影響。Hu等[13]制造了CUMS大鼠抑郁模型，利用18FDG Micro PET方法檢測腦部糖代謝，發(fā)現(xiàn)CUMS 制造大鼠抑郁模型4周后，左側(cè)聽覺皮層激活，左側(cè)梨狀皮層、左側(cè)下丘、隔核和導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)活動減弱，腦部變化具有不對稱性，左半球變化更明顯。證明這些腦區(qū)跟機(jī)體對應(yīng)激的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。但Lin等[14]發(fā)現(xiàn)CUMS造模的大鼠大腦右半球糖代謝加強(qiáng)。

3 其他應(yīng)激模型

3.1 行為絕望模型

行為絕望試驗(yàn)指強(qiáng)迫游泳試驗(yàn)（FST）。FST最早由Porsolt描述，也稱Porsolt試驗(yàn)15。傳統(tǒng)FST將大鼠置于水深15～18 cm的圓柱形透明容器中，進(jìn)行15 min“前游泳”。“前游泳”對大鼠而言是一種不可逃避的應(yīng)激，造成“抑郁反應(yīng)”。然后將大鼠從泳池中取出、烘干，進(jìn)行干預(yù)（藥物或者治療），干預(yù)后放回籠中飼養(yǎng)?！扒坝斡尽睉?yīng)激24 h后，將大鼠再次置于泳池中，進(jìn)行5 min“測試游泳”并錄像，測評大鼠游泳行為與不動行為，分析干預(yù)措施對大鼠行為的影響，推測其抗抑郁活性[15]。FST的優(yōu)勢在于它造模方法簡單，且大鼠遭受強(qiáng)迫游泳應(yīng)激后產(chǎn)生的不動行為對抗抑郁藥物敏感，為研究抗抑郁藥物提供了一個(gè)很好的工具。

但FST假陰性或假陽性率高，因此只能為抗抑郁藥試驗(yàn)提供參考，不能作為判定標(biāo)準(zhǔn)。

3.2 社交應(yīng)激模型

人長期處于社交壓力的影響下會產(chǎn)生興趣缺失、焦慮等行為學(xué)的改變。同樣，動物多次暴露于社交壓力中也會產(chǎn)生同樣的行為學(xué)改變。文獻(xiàn)中報(bào)導(dǎo)過的社交應(yīng)激模型有孤養(yǎng)模型、社交失敗模型等。

3.2.1 孤養(yǎng)模型 孤養(yǎng)動物模型指動物斷奶后單只單籠隔離飼養(yǎng)于安靜環(huán)境中，飼養(yǎng)時(shí)間一般為4～6周。孤養(yǎng)效應(yīng)在天生喜歡群居的動物更明顯，故應(yīng)用嚙齒類動物研究較多。孤養(yǎng)模型經(jīng)常與其他應(yīng)激模型配合使用，如CUMS模型。

大量研究發(fā)現(xiàn)，孤養(yǎng)動物模型有神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫等多個(gè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的病理變化。所以孤養(yǎng)動物模型可以模擬人類的精神障礙疾患，對孤養(yǎng)動物模型的研究有望闡明人類焦慮、抑郁、精神分裂等精神疾病的機(jī)制。此外，研究發(fā)現(xiàn)幼年孤養(yǎng)的動物成年后重新回歸社會沒有減輕其行為障礙[16]，表明孤養(yǎng)能夠使動物產(chǎn)生永久的行為缺陷。

3.2.2 社交失敗模型 RSD模型在小鼠上應(yīng)用最為常見，有時(shí)也用大鼠。造模過程是將體形大，攻擊性強(qiáng)的小鼠（通常是CD1小鼠）和試驗(yàn)組小鼠放在一起，引起攻擊性CD1小鼠攻擊試驗(yàn)組小鼠。幾分鐘后，用帶孔的透明塑料板將它們分開并相處過夜。塑料板的作用是使試驗(yàn)組小鼠不能接觸攻擊性CD1小鼠，但可以看到攻擊性CD1小鼠并能聞到其氣味。以上試驗(yàn)過程重復(fù)5～10 d。此種應(yīng)激方式將小鼠重復(fù)地暴露在社交失敗的壓力下，能夠引起明顯的以興趣缺乏、焦慮和社交回避行為為特點(diǎn)的抑郁癥樣表現(xiàn)[17]。

Watt等[18]利用3周齡的雄性SD大鼠建立了RSD模型，發(fā)現(xiàn)RSD模型組大鼠成年后會出現(xiàn)焦慮癥狀，且多個(gè)腦區(qū)的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)含量發(fā)生變化。Novick等[19]發(fā)現(xiàn)RSD應(yīng)激大鼠成年后出現(xiàn)空間記憶障礙，在T迷宮試驗(yàn)和八臂迷宮試驗(yàn)中錯誤率增加。

3.2.3 其他 除孤養(yǎng)和RSD模型外，還有母子分離模型、旁觀電擊模型等社交應(yīng)激模型。Dou等[20]給一組大鼠實(shí)施足底電擊，同時(shí)讓另一組大鼠在旁邊觀看。由此制造大鼠的心理應(yīng)激模型。觀看電擊的大鼠雖然沒有受到軀體刺激，但同樣引起了抑郁樣癥狀。這種應(yīng)激方式引起了大腦海馬區(qū)鋅含量發(fā)生變化，包括鋅總量下降和游離鋅離子含量增加。

4 各種應(yīng)激動物模型之間的比較

研究發(fā)現(xiàn)，不同應(yīng)激模型對動物神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌方面的影響不同。李琦等[21]發(fā)現(xiàn)CRS和CUMS對大鼠海馬CA3區(qū)的熱休克蛋白70（HSP70）表達(dá)的影響不同，CRS大鼠的HSP70表達(dá)量比CUMS大鼠更高，且海馬CA3區(qū)的損傷比CUMS大鼠更明顯。廖莎等[22]發(fā)現(xiàn)CRS能夠引起小鼠胸腺指數(shù)和脾指數(shù)下降，而CUMS對小鼠胸腺指數(shù)和脾指數(shù)無明顯影響。鄭興宇等[23]采用NMR代謝組學(xué)技術(shù)，對慢性輕度不可預(yù)見性刺激激抑郁模型（CUMS）與慢性束縛應(yīng)激抑郁模型（CRS）大鼠尿液進(jìn)行NMR數(shù)據(jù)分析，表明CUMS組各樣品散點(diǎn)比較集中，CRS組點(diǎn)較分散，說明CUMS造模更加穩(wěn)定。

5 展望

目前用于精神疾病的應(yīng)激模型種類很多，這些模型在疾病機(jī)制研究和藥物開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。但目前的應(yīng)激模型存在很多問題，一方面造模方式和人類精神疾病的發(fā)病原因還是有很大的不同，無法完全模擬人類疾病的病因；另一方面，造模方法很多，且選擇不同造模方法，得到的效果也不完全相同，因此不同的造模方法可能帶來不同的研究結(jié)果。因此，創(chuàng)造一種更為貼近人類精神疾病發(fā)病原因的應(yīng)激模型十分重要，希望未來的研究者能夠設(shè)計(jì)出更為理想的應(yīng)激動物模型。

參考文獻(xiàn)：

[1] 娜 琴， 程 飚， 陳阿梅. 應(yīng)激動物模型構(gòu)建方法及效果評價(jià)的研究進(jìn)展[J]. 中國組織工程研究，2011，15（11）： 2051-2054.

[2] FILARETOVA L P， FILARETOV A A， MAKARA G B. Corticosterone increase inhibits stress-induced gastric erosions in rats[J]. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology， 1998， 274（6）： G1024-G1030.

[3] SUNG K K， JANG DP， LEE S， et al. Neural responses in rat brain during acute immobilization stress： a FDG micro PET imaging study[J]. Neuroimage， 2009， 44：1074-1080

[4] 吳東輝. 應(yīng)激引起大鼠海馬神經(jīng)生化改變的研究[D]. 廣東汕頭：汕頭大學(xué)， 2002.

[5] TAKUMA K， MIZOGUCHI H， FUNATSU Y， et al. Placental extract improves hippocampal neuronal loss and fear memory impairment resulting from chronic restraint stress in ovariectomized mice[J]. Journal of Pharmacological Sciences， 2012， 120（2）： 89-97.

[6] GDEK-MICHALSKA A， SPYRKA J， RACHWALSKA P， et al. Influence of chronic stress on brain corticosteroid receptors and HPA axis activity[J]. Pharmacological Reports， 2013， 65（1163）： 1163-1175.

[7] 李曉秋， 許 晶. 抑郁動物模型的研究進(jìn)展[J]. 中華精神科雜志， 2002， 35（3）：184-186.

[8] LUO D D， AN S C， ZHANG X. Involvement of hippocampal serotonin and neuropeptide Y in depression induced by chronic unpredicted mild stress[J]. Brain Research Bulletin， 2008， 77（1）： 8-12.

[9] ZHANG L， LUO J， ZHANG M， et al. Effects of curcumin on chronic， unpredictable， mild， stress-induced depressive-like behaviour and structural plasticity in the lateral amygdala of rats[J]. The international journal of neuropsychopharmacology/official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum （CINP）， 2014： 1-14.

[10] 王海濤， 徐愛軍， 闞 泉， 等. 應(yīng)激性抑郁癥大鼠杏仁核微管相關(guān)蛋白表達(dá)的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 神經(jīng)解剖學(xué)雜志， 2012， 28（2）： 187-190.

[11] MAO Q Q， HUANG Z， ZHONG X M， et al. Piperine Reverses Chronic Unpredictable Mild Stress-Induced Behavioral and Biochemical Alterations in Rats[J]. Cellular and Molecular Neurobiology， 2014： 1-6.

[12] XI G， HUI J， ZHANG Z， et al. Learning and memory alterations are associated with hippocampal N-acetylaspartate in a rat model of depression as measured by 1H-MRS[J]. PloS One， 2011， 6（12）： e28686.

[13] HU H， SU L， XU Y Q， et al. Behavioral and [F-18] fluorodeoxyglucose micro positron emission tomography imaging study in a rat chronic mild stress model of depression[J]. Neuroscience， 2010， 169（1）： 171-181.

[14] LIN Z， SHI L， LU J， et al. Effects of curcumin on glucose metabolism in the brains of rats subjected to chronic unpredictable stress： a 18 F-FDG micro-PET study[J]. BMC Complementary and Alternative Medicine， 2013， 13（1）： 1-9.

[15] PORSOLT R D， ANTON G， BLAVET N， et a1. Behavioral despair in rats： a new model sensitive to antidepressant treatments[J]. Eur J Pharmacol， 1978，47（4）： 379-391

[16] MARSDEN C A， KING M V， FONE K C F. Influence of social isolation in the rat on serotonergic function and memory-Relevance to models of schizophrenia and the role of 5-HT< sub> 6 receptors[J]. Neuropharmacology， 2011， 61（3）： 400-407.

[17] KUDRYAVLSEVA N N， BAKSHTANOVSKAYA I V， KORYAKINA L A. Social model of depression in mice of C57BL/6J strain[J]. Pharmacol Biochem Behav， 1991， 38（2）： 315-320.

[18] WATT M J， BURKE A R， RENNER K J， et al. Adolescent male rats exposed to social defeat exhibit altered anxiety behavior and limbic monoamines as adults[J]. Behavioral NeuroScience， 2009， 123（3）： 564.

[19] NOVICK A M， MIILLER L C， FORSTER G L， et al. Adolescent social defeat decreases spatial working memory performance in adulthood[J]. Behav Brain Funct， 2013， 9： 39.

[20] DOU X， TIAN X， ZHENG Y， et al. Psychological stress induced hippocampus zinc dyshomeostasis and depression-like behavior in rats[J]. Behavioural Brain Research， 2014，272，133-138.

[21] 李 琦， 潘 芳， 江 虹， 等. 不同應(yīng)激方式與時(shí)程對大鼠海馬 CA3 區(qū) HSP70 表達(dá)及血清皮質(zhì)醇含量的影響[J]. 山東大學(xué)學(xué)報(bào)： 醫(yī)學(xué)版，2006，43（11）：1001-1005.

[22] 廖 莎，周 佳，平鋒鋒，等. 慢性束縛與慢性不可預(yù)期溫和應(yīng)激抑郁模型小鼠的行為學(xué)比較及其發(fā)生機(jī)制研究[J]. 西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào) （自然科學(xué)版），2012（11）：005.

[23] 鄭興宇，高曉霞，劉曉節(jié)，等. 基于代謝組學(xué)技術(shù)應(yīng)激抑郁動物模型的評價(jià)[J]. 藥物評價(jià)研究，2010，33（3）：175-179.