深部腦磁刺激術對慢性束縛應激大鼠習得性無助樣絕望行為的療效

劉博，張攀，李達，楊予濤，鄭云峰，徐志卿

深部腦磁刺激術對慢性束縛應激大鼠習得性無助樣絕望行為的療效

劉博1,2，張攀1,2，李達1,2，楊予濤1,2，鄭云峰3，徐志卿1,2

目的探討深部腦磁刺激術(DMS)對慢性束縛應激(CRS)大鼠模型習得性無助樣絕望行為的治療作用。方法29只Sprague-Dawley大鼠隨機分為對照組(n=8)和CRS組(n=21)。CRS組予以束縛應激，對照組不做任何應激處理。3周后，通過強迫游泳實驗(FST)觀察大鼠習得性無助樣絕望行為，將具有絕望行為的CRS組大鼠隨機分為假治療組(n=6)、DMS組(n=8)和西酞普蘭組(n=7)，并接受相應治療。1周后，觀察各組在FST中的不動時間。結果CRS組在FST中不動時間明顯高于對照組(F=11.260,P= 0.002)。治療1周后，西酞普蘭組FST中的不動時間無顯著性差異(F=1.565,P=0.235)；DMS組不動時間短于假治療組(F=5.560,P= 0.036)，也短于治療前(F=6.277,P=0.025)。結論CRS可導致大鼠產(chǎn)生習得性無助樣絕望行為，為期1周DMS治療可改善該行為。

慢性束縛應激；習得性無助樣絕望行為；深部腦磁刺激；絕望；自殺；抑郁；大鼠

[本文著錄格式]劉博，張攀，李達，等.深部腦磁刺激術對慢性束縛應激大鼠習得性無助樣絕望行為的療效[J].中國康復理論與實踐,2017,23(2):162-165.

CITED AS:Liu B,Zhang P,Li D,et al.Effect of deep-brain magnetic stimulation on learned helplessness behavior in rats with chronic restrained stress[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(2):162-165.

自殺是有意識地以自我意愿或手段結束自己生命的自我毀滅行為。據(jù)世界衛(wèi)生組織統(tǒng)計，全球平均每年約80萬人死于自殺，在中國每年約有20余萬人死于自殺，200萬人自殺未遂。自殺已成為15～34歲人群的首位死亡原因，是重要的醫(yī)學及社會問題之一[1-2]。

自殺發(fā)生的原因較為復雜，抑郁癥是其主要的危險因素之一[3-5]。其中絕望情緒作為抑郁與自殺行為之間的橋梁起著非常關鍵的作用，與此同時絕望情緒還可作為獨立的危險因素導致自殺行為的發(fā)生[5-7]。因此降低自殺意念及絕望情緒是干預自殺的關鍵環(huán)節(jié)之一[3,8]。

目前對于自殺的預防與治療主要以心理、藥物及無抽搐電休克為主[9-13]。其中心理和藥物治療周期長、起效慢[14-16]。電休克療法相對起效快，且可顯著改善抑郁癥患者的絕望情緒及自殺意念，但卻存在損傷認知記憶等副作用[17]。尋找新型、安全、高效的自殺干預手段具有重要的臨床意義。

重復經(jīng)顱磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)是目前應用廣泛且安全的非侵入性腦刺激術，諸多研究表明rTMS對抑郁癥患者無助絕望等核心癥狀具有改善作用，可一定程度降低患者自殺風險[16,18-19]。但rTMS療效仍具一定局限性，Meta分析指出rTMS對絕望等抑郁樣行為僅有中低強度的改善作用[19]。另外，近來有研究發(fā)現(xiàn)侵入性深部腦電刺激對重癥及難治性抑郁有較佳療效[20-21]，但rTMS使用小型“8”字線圈產(chǎn)生的磁場具有空間局限性，無法對深部腦組織產(chǎn)生刺激作用，這可能是造成其療效局限的原因之一。同時有部分學者指出抑郁癥發(fā)病機制復雜，常涉及多個腦區(qū)，單一靶點刺激可能使療效局限，而全腦范圍內的磁刺激可能更為有效[22]，同樣rTMS由于線圈等原因也無法同時對全腦進行刺激。

深部腦磁刺激(deep-brain magnetic stimulation, DMS)是一種改進后的rTMS，使用較大的雙同軸線圈，可同時在全腦范圍進行節(jié)律性的深淺部磁刺激，是一種潛在的可能具有較優(yōu)抗絕望效果的治療手段。然而目前國內外針對DMS的研究相對較少，主要集中于探究DMS對健康動物生理及行為的影響。研究發(fā)現(xiàn)高頻低強度DMS可改善健康大鼠海馬這一與抑郁、絕望密切相關腦區(qū)的功能。但是DMS是否可改善絕望樣行為尚不可知。本次研究擬通過可較好模擬臨床絕望無助樣行為的慢性束縛應激(chronic restrained stress,CRS)大鼠模型來探究DMS的相關療效[23]。

1 材料與方法

1.1 實驗動物和分組

29只成年雄性Sprague-Dawley大鼠，7～8周齡，體質量200～220 g，由維通利華實驗動物中心提供。動物飼養(yǎng)房室溫保持在(23±1)℃，濕度維持在(50± 5)%，4～5只/籠，12 h晝夜循環(huán)，自由進食飲水。所有大鼠予以1周環(huán)境預適應后根據(jù)隨機抽樣原理將其隨機分為對照組(n=8)和CRS組(n=21)。

1.2 模型制備

CRS組大鼠的制備參考Chiba等[24-25]的方法，予以每天2 h束縛應激，持續(xù)3周。對照組不進行任何應激。應激第3周后通過強迫游泳實驗(Forced Swimming Test,FST)觀察大鼠習得性無助樣絕望行為，將具有絕望行為的CRS組大鼠隨機分為假治療組(n= 6)、DMS組(n=8)和西酞普蘭組(n=7)。

1.3 方法

1.3.1 抗絕望治療

DMS組采用ANTIS 180型DMS刺激儀(北京澳丹斯生物科技有限公司)進行治療。治療參數(shù)：刺激頻率40 Hz，磁場強度20 Oe(1 Oe=79.58 A/m)[23]，每天20 min，持續(xù)1周。假治療組將大鼠放入DMS治療儀中但并不予以磁刺激，只給予DMS刺激時產(chǎn)生的噪聲錄音。西酞普蘭(SIGMA，美國)治療劑量參考Burghart等[27-28]方法(10 mg/kg)，每天1次，持續(xù)1周。

1.3.2 行為學實驗

本次研究在實驗的第3周(即3周束縛應激后)和第4周(即1周的抗絕望治療后)分別予以1次FST，用于評價大鼠絕望行為和抗絕望治療的療效。FST實驗流程參考Porsolt等[26]的方法。大鼠放置于高55 cm、直徑35 cm的有機玻璃缸中，水深(35±1)cm，水溫(25± 3)℃。利用錄像機采集實驗錄像，利用Ethovision行為分析軟件統(tǒng)計5 min內大鼠在水中的不動時間。行為判斷標準：①不動，除了維持大鼠頭部露于水面以上等基本動作外，無攀爬、游水等動作；②游泳，有積極的游泳動作，不單純?yōu)榱司S持大鼠頭部露于水面以上，如圍桶游動移動。

1.4 統(tǒng)計學分析

使用SPSS 18.0軟件進行統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析(One-way ANOVA)對組間數(shù)據(jù)進行檢驗，顯著性水平α=0.05。

2 結果

實驗第3周，CRS組在FST中的不動時間明顯長于對照組(P＜0.01)。見表1。

表1 實驗第3周各組在FST中的不動時間情況(s)

實驗第3周，DMS組、西酞普蘭組與假治療組比較，不動時間無顯著性差異(P＞0.05)。實驗第4周，西酞普蘭組FST中的不動時間有一定的下降趨勢，但無顯著性差異(P＞0.05)，對照組及假治療組其不動時間未見明顯改變趨勢(P＞0.05)；與假治療組比較，DMS組在FST中不動時間減少(P＜0.05)，同時短于實驗第3周(P＜0.05)。見表2。

表2 各組實驗第3周和第4周FST中不動時間比較(s)

3 討論

絕望無助情緒指對未來悲觀失望，認為自己處于無援境地，任何人都無法幫助自己，遇到不利事物消極被動，認為無可挽回，沒有獲救希望并放棄主動逃離[29]。該情緒是導致自殺行為發(fā)生的重要危險因素之一[5-7]。將大鼠放入裝有水的深桶中對于其而言是強烈的應激事件，其會產(chǎn)生劇烈攀爬桶壁的逃離行為而較少出現(xiàn)在水中靜止漂浮的不動行為。1978年Porsolt等發(fā)現(xiàn)，將予以應激過的大鼠放入裝有水的深桶后，其在水中漂浮不動的行為明顯增加，放棄主動性逃跑，產(chǎn)生和人類十分相似的絕望無助行為，并且該行為可被5-羥色胺再攝取抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRI)等抗抑郁藥特異性改善，該行為也被認為是大鼠的絕望無助樣行為。Porsolt[26,30]的FST實驗被稱之為“絕望實驗”，目前已被廣泛應用于抗抑郁、絕望等藥物的篩選工作中。

成功制備具有絕望行為的動物模型是本次實驗的關鍵。本次研究主要通過施加慢性應激的方式構建大鼠的絕望無助行為模型。既往研究表明，慢性應激作為自殺、抑郁等情緒問題的重要危險因素之一，已被廣泛應用于絕望、抑郁等動物模型的建立[31-33]。且有研究指出慢性應激誘導的絕望、抑郁大鼠模型有較優(yōu)信效度，適用于各類治療研究[33]。與既往國內外相關研究結果基本一致，本次研究顯示予以健康大鼠為期3周的CRS可導致大鼠產(chǎn)生絕望樣行為[24-25]。該結果進一步證明慢性應激誘導絕望行為動物模型的穩(wěn)定性和可重復性，并適用于評價DMS的抗絕望作用；同時也再次證明慢性應激在絕望情緒的產(chǎn)生過程中起到較為重要的作用。

本研究結果顯示，為期1周西酞普蘭治療可對CRS大鼠絕望樣行為具有一定緩解的趨勢，但差異并不具有統(tǒng)計學意義。這提示短期使用西酞普蘭治療尚不具備明顯的抗絕望作用。既往諸多動物及臨床研究也表明西酞普蘭等SSRI類藥物皆不具備快速抗抑郁、抗絕望作用，其發(fā)揮療效至少需持續(xù)用藥2～3周以上[9,14]，本次實驗結果與上述既往研究結論基本一致。

本研究還發(fā)現(xiàn)，為期1周的DMS治療可顯著改善CRS大鼠絕望樣行為。自殺作為一種嚴重危及生命的行為問題，對于絕望和自殺意念者盡快予以干預及治療十分必要。目前常用于自殺干預的SSRI類藥物起效時間相對較慢。如西酞普蘭治療1周尚未對CRS大鼠的絕望樣行為起到有效的干預作用，而DMS治療則效果明顯，在起效時間上更為迅速。既往研究發(fā)現(xiàn)為期5 d的DMS刺激即可促進正常大鼠海馬腦區(qū)的神經(jīng)再生，這可能是DMS在短期內即可產(chǎn)生較好抗絕望作用的重要原因之一[23]。

綜上所述，本次研究發(fā)現(xiàn)DMS具有較好的快速抗絕望作用，這提示DMS在自殺的干預方面可能具有較好的應用前景，值得進一步探究其作用機制并開展相關臨床前期實驗。

[1]WorldHealthOrganization.Suicideprevention(SUPRE)[Z].[2012-08-06].http://www.who.int/mental_health/prevention/suicide/suicideprevent/en/.

[2]李春秀,劉濤,徐晶,等.自殺的病因學研究進展[J].中國健康心理學雜志,2012,20(9):1439-1441.

[3]趙衛(wèi)東,李力,黃坤.自殺的研究現(xiàn)狀與干預[J].現(xiàn)代預防醫(yī)學,2006,33(11):2065-2067.

[4]盧鐘嬌,賈志云,黃曉琦,等.抑郁癥自殺行為的神經(jīng)生物學研究進展[J].生物醫(yī)學工程學雜志,2011,28(4):834-838.

[5]吳才智,陳真珍,于麗霞,等.抑郁、絕望對自殺意念的影響:心理痛苦的中介作用[J].中國臨床心理學雜志,2015,23(6): 1040-1043.

[6]童慧琦,徐俊冕,周云.抑郁障礙中抑郁、絕望與自殺行為研究[J].中國心理衛(wèi)生雜志,1996,10(2):84-86.

[7]童慧琦,徐俊冕.危機干預與自殺預防(二)抑郁、絕望及自殺行為(綜述)[J].臨床精神醫(yī)學雜志,1997,7(4):28-30.

[8]高宏生,曲成毅,苗茂華.大學生自殺意念的社會心理影響因素研究[J].中華流行病學雜志,2003,24(9):16-19.

[9]C部分:自殺風險患者的治療[J].中國心理衛(wèi)生雜志,2015,29 (S1):62-88.

[10]王春江,劉獻標,黃潔.無抽搐電休克聯(lián)合藥物治療抑郁癥伴有自殺未遂患者效果分析[J].中外醫(yī)學研究,2014,12(25): 42-43.

[11]施忠英,曹新妹,諸海英,等.認知行為干預對抑郁癥患者抑郁情緒和自殺態(tài)度影響的研究[J].上海護理,2007,7(6): 25-27.

[12]彭江發(fā),劉奮,梁杰,等.氯丙咪嗪靜滴、無抽搐電休克及米氮平口服對抑郁癥自殺觀念急性干預的對照分析[J].精神醫(yī)學雜志,2012,25(6):424-426.

[13]陳黎明,況利,李大齊,等.帕羅西汀聯(lián)合無抽搐電休克治療伴自殺傾向抑郁癥的臨床療效及安全性[J].中國臨床藥理學雜志,2016,32(2):153-155.

[14]Bandelow B,Zohar J,Hollander E,等.世界生物精神病學會聯(lián)合會(WFSBP)關于焦慮障礙、強迫癥和創(chuàng)傷后應激障礙的藥物治療指南[J].中國心理衛(wèi)生雜志,2003,17(7):485-507.

[15]王宇,苑成梅.團體心理治療在抑郁癥中的新進展[J].上海交通大學學報(醫(yī)學版),2015,35(8):1217-1220.

[16]戴立磊,鄒韶紅,劉若楠,等.重復經(jīng)顱磁刺激對抑郁癥患者自殺的影響[J].中國健康心理學雜志,2015,23(6):801-805.

[17]潘能榮,楊小男,張承安,等.電休克治療對抑郁癥的療效研究[J].臨床精神醫(yī)學雜志,2005,15(2):75-77.

[18]戴立磊,鄒韶紅,胡曼娜,等.重復經(jīng)顱磁刺激治療抑郁癥及對自殺風險影響的研究進展[J].國際精神病學雜志,2015,42 (1):132-135.

[19]胡希文,譚忠林,李達,等.高頻重復經(jīng)顱磁刺激治療抑郁癥的研究進展[J].國際精神病學雜志,2016,43(1):40-44.

[20]Mayberg HS,Lozano AM,Voon V,et al.Deep brain stimulation for treatment-resistant depression[J].Neuron,2005,45 (5):651-660.

[21]Hamani C,Machado DC,Hipolide DC,et al.Deep brain stimulation reverses anhedonic-like behavior in a chronic model of depression:role of serotonin and brain derived neurotrophic factor[J].Biol Psychiatry,2012,71(1):30-35.

[22]Sousa SC,Almeida J,Cavaleiro MP,et al.Optimization of multiple coils immersed in a conducting liquid for half-hemisphere or whole-brain deep transcranial magnetic stimulation: a simulation study[J].Conf Proc IEEE Eng Med Biol Soc, 2014,2014:538-541.

[23]Zhang Y,Mao RR,Chen ZF,et al.Deep-brain magnetic stimulation promotes adult hippocampal neurogenesis and alleviates stress-related behaviors in mouse models for neuropsychiatric disorders[J].Mol Brain,2014,7:11.

[24]Chiba S,Numakawa T,Ninomiya M,et al.Chronic restraint stress causes anxiety-and depression-like behaviors,downregulates glucocorticoid receptor expression,and attenuates glutamate release induced by brain-derived neurotrophic factor in the prefrontal cortex[J].Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry,2012,39(1):112-119.

[25]Naert G,Ixart G,Maurice T,et al.Brain-derived neurotrophic factor and hypothalamic-pituitary-adrenal axis adaptation processes in a depressive-like state induced by chronic restraint stress[J].Mol Cell Neurosci,2011,46(1):55-66.

[26]Porsolt RD,Anton G,Blavet N,et al.Behavioural despair in rats:a new model sensitive to antidepressant treatments[J]. Eur J Pharmacol,1978,47(4):379-391.

[27]Burghardt NS,Sigurdsson T,Gorman JM,et al.Chronic antidepressant treatment impairs the acquisition of fear extinction[J].Biol Psychiatry,2013,73(11):1078-1086.

[28]Liu R,Dang W,Jianting M,et al.Citalopram alleviates chronic stress induced depression-like behaviors in rats by activating GSK3β signaling in dorsal hippocampus[J].Brain Res,2012, 1467:10-17.

[29]張亞林.精神病學[M].北京:人民教育出版社,2005.

[30]楊福中,施慎遜.強迫游泳實驗研究應用及進展[J].上海精神醫(yī)學,2009,21(3):188-190.

[31]Shanahan L,Copeland WE,Costello EJ,et al.Child-,adolescent-and young adult-onset depressions:differential risk factorsindevelopment?[J].PsycholMed,2011,41(11): 2265-2274.

[32]Schroeder M,Krebs MO,Bleich S,et al.Epigenetics and depression:current challenges and new therapeutic options[J]. Curr Opin Psychiatry,2010,23(6):588-592.

[33]Willner P.Validity,reliability and utility of the chronic mild stress model of depression:a 10-year review and evaluation[J].Psychopharmacology(Berl),1997,134(4):319-329.

Effect of Deep-brain Magnetic Stimulation on Learned Helplessness Behavior in Rats with Chronic Restrained Stress

LIU Bo1,2,ZHANG Pan1,2,LI Da1,2,YANG Yu-tao1,2,ZHENG Yun-feng3,XU Zhi-qing1,2
1.Department of Neurobiology,Capital Medical University,Beijing 100069,China；2.Beijing Institute for Brain Disorders,Capital Medical University,Beijing 100069,China；3.Beijing Aldans Bio-tech Co.,Ltd.,Beijing 100044, China

XU Zhi-qing.E-mail:zhiqingxu@ccmu.edu.cn

ObjectiveTo explore the curative effect of deep-brain magnetic stimulation(DMS)on learned helplessness behavior in the chronic restrained stress(CRS)rat model.MethodsTwenty-nine Sprague-Dawley rats were randomly divided into control group(n=8)and CRS group(n=21).CRS group was exerted chronic restrained stress,while the control group did not receive any stress,for three weeks. Then learned helplessness behavior was tested using Forced Swimming Test(FST)and the hopeless rats of the CRS group were divided randomly into sham group(n=6),DMS group(n=8)and citalopram group(n=7),that received corresponding treatment respectively.They were evaluated with FST again after one-week treatment.ResultsThe immobile time in FST was longer in CRS group than in the control group after three-week stress(F=11.260,P=0.002).After one-week treatment,no significant improvement was found in the citalopram group(F= 1.565,P=0.235),however,the immobile time in DMS group decreased(F=6.277,P=0.025),and was shorter than that in the sham group(F= 5.560,P=0.036).ConclusionCRS could result in learned helplessness behavior,which could be alleviated with one-week DMS.

chronic restrained stress；learned helplessness behavior；deep-brain magnetic stimulation；hopelessness；suicide；depression；rats

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.02.009

R749.4

A

1006-9771(2017)02-0162-04

2016-09-23

2016-12-05)

1.國家自然科學基金面上項目(No.81671345；No.31171032；No.31271154)；2.北京市自然科學基金重點項目(No.7091002)；3.北京市自然科學基金重點B類項目(No.KZ201610025026)。

1.首都醫(yī)科大學神經(jīng)生物學系，北京市100069；2.首都醫(yī)科大學北京腦重大疾病研究院，北京市100069；3.北京澳丹斯生物科技有限公司，北京市100044。作者簡介：劉博(1990-)，男，漢族，遼寧彰武縣人，碩士研究生，主要研究方向：在慢性應激動物模型上探究深部腦磁刺激的抗抑郁抗絕望作用。通訊作者：徐志卿(1963-)，男，浙江臺州市人，博士，教授，主要研究方向：腦重大疾病中神經(jīng)肽及受體的作用及其分子機制研究。E-mail:zhiqingxu@ccmu.edu.cn。