抑郁動(dòng)物模型研究進(jìn)展

王文聰，趙雅蔚，何 侃*

(1.吉林大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院，長(zhǎng)春 130021； 2.吉林大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院藥理學(xué)系，長(zhǎng)春 130061)

抑郁表現(xiàn)為持續(xù)性精神低落和情緒障礙，是全世界最常見和最突出的精神障礙之一。全球因抑郁引發(fā)的殘疾所致健康壽命損失年(years lost to disability, YLD)高達(dá)7640萬(wàn)，占所有疾病負(fù)擔(dān)YLD的10.3%，位居疾病負(fù)擔(dān)因素之首。全世界約有3.5億人飽受抑郁之苦，中國(guó)的發(fā)病率約為3.02%，且研究者認(rèn)為受診斷方式的影響，中國(guó)人的抑郁情況遠(yuǎn)被低估[1]。

抑郁癥與平時(shí)的情緒波動(dòng)和日常生活中短暫應(yīng)激造成的情緒反應(yīng)不同，抑郁癥對(duì)健康狀況可造成嚴(yán)重?fù)p害，尤其是持續(xù)的中度或重度抑郁。抑郁可以削弱患者學(xué)習(xí)、工作和家庭生活的正常能力且抑郁患者常伴有高度精神痛苦。有些患者出現(xiàn)焦慮、失眠、食欲下降、內(nèi)疚、注意力不集中等。抑郁還可以導(dǎo)致自殺，而抑郁所致自殺是15～29歲兒童死亡的第二大誘因[2-3]。

雖然有一系列治療選擇可用于急性抑郁癥，但仍有20%至30%的患者繼續(xù)發(fā)展為慢性抑郁癥(抑郁癥狀持續(xù)兩年或更長(zhǎng)時(shí)間)。這些患者通常生活質(zhì)量較差，更容易出現(xiàn)身體合并癥和功能障礙，給家人，伴侶和朋友帶來(lái)痛苦[4]。

為研究抑郁發(fā)展及機(jī)制，研究者經(jīng)過(guò)不斷探索，構(gòu)造了科學(xué)有效的抑郁動(dòng)物模型作為抑郁基礎(chǔ)研究的體內(nèi)研究基礎(chǔ)。抑郁模型動(dòng)物表現(xiàn)出抑郁和認(rèn)知功能障礙等行為學(xué)變化，能夠模擬人類抑郁癥狀。使用動(dòng)物模型不僅可以規(guī)避人類抑郁研究的倫理學(xué)問(wèn)題，還能獲得研究所需的足夠樣本量。因此，抑郁動(dòng)物模型業(yè)已成為抑郁研究的重要工具[5-6]。本文就抑郁動(dòng)物模型的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物選擇、評(píng)價(jià)指標(biāo)及造模方法進(jìn)行簡(jiǎn)要綜述。

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

嚙齒動(dòng)物作為抑郁模型造模的經(jīng)典動(dòng)物，具有模型穩(wěn)定、容易獲取、價(jià)格較低等諸多優(yōu)勢(shì)，是抑郁研究主要應(yīng)用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。然而，嚙齒類動(dòng)物大腦皮層結(jié)構(gòu)與人類相差較大，而非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物同人類有更近的親緣關(guān)系，腦發(fā)育也更為相似，可以更好地模擬人的認(rèn)知與情感。因此非人靈長(zhǎng)類動(dòng)物也可以嘗試構(gòu)建抑郁模型進(jìn)行抑郁研究。根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求恰當(dāng)?shù)倪x擇實(shí)驗(yàn)動(dòng)物十分必要。以下就幾種代表性實(shí)驗(yàn)動(dòng)物進(jìn)行介紹。

1.1 嚙齒動(dòng)物

SD鼠(Sprague-Dawley),經(jīng)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)后挑選獲得，其特點(diǎn)是較為冷靜、容易掌握、行為學(xué)表現(xiàn)明顯[7]。FSL鼠(Flinders sensitive line)是自SD鼠中選擇性繁殖獲得，行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中、抑郁行為更明顯[8]。LE鼠(Long Evans)和HO鼠(Holtzman)是從SD鼠獲得性無(wú)助模型(見2.1)中選出，在實(shí)驗(yàn)中出現(xiàn)更長(zhǎng)的逃避時(shí)間[9]。WKY鼠(Wistar-Kyoto)于1963年由 OKAMOTO K等發(fā)現(xiàn)，并由Paré WP驗(yàn)證為一種抑郁模型實(shí)驗(yàn)動(dòng)物。并有研究表明WKY鼠較對(duì)照組有更高的促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)，更易因壓力誘導(dǎo)出現(xiàn)胃潰瘍[10-12]。

1.2 非人類靈長(zhǎng)類動(dòng)物

另有研究使用獼猴作為實(shí)驗(yàn)動(dòng)物，在社會(huì)心理因素所致抑郁上有更出色的表現(xiàn)[13]。有研究發(fā)現(xiàn)恒河猴具有季節(jié)性情感障礙的表現(xiàn)(seasonal affective disorder, SAD)[14]。有研究以食蟹猴建立抑郁模型，證明抑郁可加重冠狀動(dòng)脈粥樣硬化(coronary artery atherosclerosis, CAA)[15]。

1.3 其他動(dòng)物

樹鼩，屬攀鼩目 (Scandentia) 樹鼩科 (Tupaiidae)，有研究認(rèn)為其可作為合適的抑郁動(dòng)物模型，空間學(xué)習(xí)能力和探索能力均較好[16]。

2 抑郁動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

抑郁動(dòng)物模型經(jīng)過(guò)大半個(gè)世紀(jì)的探索，已經(jīng)形成了多種成熟模型，可以用行為學(xué)水平、內(nèi)分泌水平、社會(huì)心理水平、遺傳學(xué)水平的改變和方法進(jìn)行概括[5-6,17-18]。以下介紹一些常用抑郁模型。

2.1 獲得性無(wú)助(Learned helplessness, LH)模型

將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物置于相應(yīng)裝置內(nèi)，最初給予隨機(jī)的不可逃避的電刺激，經(jīng)過(guò)一定次數(shù)后，再給予實(shí)驗(yàn)動(dòng)物可以逃避的電刺激，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物呈現(xiàn)無(wú)助表現(xiàn)，不再逃避，因而稱獲得性無(wú)助。重點(diǎn)在于使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物意識(shí)到刺激的不可控并產(chǎn)生消極情緒。證據(jù)顯示人類同樣可以呈現(xiàn)類似表現(xiàn)。研究顯示，實(shí)驗(yàn)動(dòng)物出現(xiàn)獲得性無(wú)助與去甲腎上腺素減少、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)及其mRNA減少、 β鈣離子/鈣調(diào)素依賴的蛋白激酶II(β-Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II, β-CaMKII)下調(diào)等相關(guān)[19-21]。

2.2 慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激(Unpredictable chronic mild stress, UCMS)模型

對(duì)小鼠施加不規(guī)律的溫和刺激，如冷熱刺激、震蕩夾尾、晝夜顛倒、禁食禁水等，使之達(dá)到抑郁狀態(tài)。并通過(guò)前文所述的實(shí)驗(yàn)進(jìn)行監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)小鼠的抑郁狀態(tài)，約數(shù)周后可以確定造模成功[17]。其機(jī)制或與腺苷酸激活蛋白激酶α(AMP-activated protein kinase α, AMPKα)滅活相關(guān)[22]。

2.3 嗅球損傷模型(Olfactory bulbectomy (OBX) model)

嗅球位于每側(cè)大腦半球前端，與海馬回、扣帶回、杏仁核、乳頭體等等結(jié)構(gòu)共同構(gòu)成大腦邊緣系統(tǒng)，邊緣系統(tǒng)與情緒、認(rèn)知等諸多功能相關(guān)。損傷大鼠嗅球，觀察大鼠神經(jīng)、內(nèi)分泌等功能和行為學(xué)的改變，其改變可以模擬人類抑郁表現(xiàn)。其機(jī)制可能與基因表達(dá)和信號(hào)換能系統(tǒng)改變、血清素和5-羥吲哚乙酸(5-hydroxyindoleacetic acid, 5-HIAA)減少、神經(jīng)肽Y和腎上腺素等減少相關(guān)[23-25]。

2.4 慢性可預(yù)知溫和應(yīng)激(Chronic mild stress, CMS)模型

隨時(shí)間增加，逐步增加每日可預(yù)知溫和刺激時(shí)間，小鼠最終可以呈現(xiàn)抑郁行為、攻擊行為、海馬CA3錐形細(xì)胞損傷或萎縮、細(xì)胞凋亡、皮質(zhì)類固醇水平提高等表現(xiàn)。其基因和蛋白質(zhì)水平出現(xiàn)改變[26-27]。有研究顯示CMS模型中，雄鼠較雌鼠對(duì)刺激更敏感，或與睪酮水平相關(guān)[28]。

2.5 糖皮質(zhì)激素/皮質(zhì)酮誘導(dǎo)模型(Glucocorticoid/corticosterone model)

利用糖皮質(zhì)激素類藥物誘導(dǎo)小鼠產(chǎn)生抑郁行為，并通過(guò)前文所述實(shí)驗(yàn)進(jìn)行評(píng)估。機(jī)制或與改變miRNA有關(guān)[29-30]。

2.6 社會(huì)失敗模型(Social defeat model)

同籠培養(yǎng)兩只大鼠或兩只小鼠，保證其中一只月齡較大，有侵略性較為好斗，后放入月齡較小的，前者攻擊傷害后者，評(píng)估后者的體重變化、精神狀態(tài)等。其快感缺乏、作息紊亂、體重下降抑郁狀態(tài)或與mRNA和蛋白質(zhì)RAC1水平下降等有關(guān)[31-32]。

2.7 早期應(yīng)激模型(Early life stress model)

此模型可以模擬精神疾病的發(fā)展進(jìn)程。母子分離(maternal separation, MS)是在出生后一定時(shí)間將幼鼠從母親身邊分離喂養(yǎng)，并觀察小鼠成長(zhǎng)過(guò)程及狀態(tài)。有研究表明其機(jī)制可能與影響HPA軸響應(yīng)性、皮質(zhì)酮和促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)減少伴有糖皮質(zhì)激素受體改變、誘發(fā)5-HT變化并下調(diào)BDNF表達(dá)、改變腦內(nèi)DNA甲基化等相關(guān)[33-35]。

2.8 先天獲得性無(wú)助(Congenital learned helplessness，cLH)

由對(duì)足部電刺激敏感又不能逃避的野生型SD鼠培養(yǎng)50代形成，在沒(méi)有暴露于不可逃避的刺激時(shí)也呈現(xiàn)出無(wú)助表現(xiàn)，其可能建立了一種先天性非無(wú)助(congenital non-helpless, cNLH)通路來(lái)抵抗不可逃避的刺激[36]。

2.9 轉(zhuǎn)基因模型

Tph1/Tph2轉(zhuǎn)基因鼠，通過(guò)色氨酸羥化酶(tryptophan hydroxylase, TPH)降低5-HT水平，產(chǎn)生抑郁表現(xiàn)。Vmat1 和Vmat2轉(zhuǎn)基因鼠，改變囊狀單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白使腦內(nèi)5-HT減少[17]。

2.10 妊娠期慢性應(yīng)激模型

研究表明妊娠期應(yīng)激可導(dǎo)致子代小鼠產(chǎn)生抑郁癥狀，構(gòu)建小鼠孕期應(yīng)激模型以研究對(duì)子代影響已經(jīng)成為可行的研究方向。其方法與慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激模型基本相似，通過(guò)晝夜顛倒、置于50 mL離心管內(nèi)限制活動(dòng)等方式使妊娠小鼠處于慢性溫和應(yīng)激狀態(tài)，以達(dá)到抑郁目的，刺激持續(xù)到小鼠分娩。并應(yīng)用曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)、強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)、糖水偏好實(shí)驗(yàn)等評(píng)估子代小鼠抑郁狀態(tài)。孕期抑郁影響子代的機(jī)制可能與Akt-mTOR信號(hào)相關(guān)[37]。

對(duì)于所應(yīng)用的動(dòng)物模型，有學(xué)者指出用以下指標(biāo)評(píng)估抑郁模型的優(yōu)劣，包括：表面效度(與患者顯性表現(xiàn)一致程度)、構(gòu)成效度(概括疾病的病理學(xué)過(guò)程)、預(yù)測(cè)效度(敏感的反映藥理學(xué)和非藥理學(xué)介入對(duì)于疾病和患者狀態(tài)的效用)、一致效度(物種和品系一致)、疾病效度(病因?qū)W和生物標(biāo)記一致性)。研究者可以結(jié)合這些指標(biāo)對(duì)選擇的模型予以評(píng)估[17]。

3 抑郁監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)

抑郁的監(jiān)測(cè)和評(píng)價(jià)指標(biāo)主要通過(guò)評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物在情緒和認(rèn)知、絕望行為、焦慮癥狀、快感缺乏等方面的表現(xiàn)。以下介紹一些常用評(píng)價(jià)指標(biāo)。

3.1 條件性恐懼(Fear conditioning)實(shí)驗(yàn)

將小鼠置于訓(xùn)練箱內(nèi)，應(yīng)用約55 dB的噪聲匹配中等亮度的燈光進(jìn)行刺激，使小鼠將恐懼與燈光相聯(lián)系，表現(xiàn)出相應(yīng)恐懼行為，并可用心率等生理學(xué)指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。相較于對(duì)照組，抑郁小鼠的恐懼表現(xiàn)較輕。這一方法可用來(lái)衡量實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的恐懼反應(yīng)、記憶力和焦慮表現(xiàn)[38]。

3.2 強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)(Forced swim test, FST)

將小鼠置于裝有適量溫水的透明容器內(nèi)，觀察小鼠在水中被迫游泳的狀態(tài)，并記錄小鼠停止不動(dòng)的時(shí)間。抑郁小鼠可以表現(xiàn)出靜止時(shí)間延長(zhǎng)。也有研究使比較小鼠在25℃溫水和19℃冷水中游泳5 min的表現(xiàn)，后者出現(xiàn)行為學(xué)改變和中縫背核血清素神經(jīng)元興奮性下調(diào)[39]。

3.3 懸尾實(shí)驗(yàn)(Tail suspension test, TST)

使用膠布或其他方法將小鼠的尾部固定，小鼠倒掛觀察其運(yùn)動(dòng)，并記錄靜止不動(dòng)時(shí)間[17]。

3.4 休克逃避(Shock avoidance)實(shí)驗(yàn)

單向出口裝置內(nèi)，通過(guò)電極刺激鼠尾或電網(wǎng)刺激鼠爪，促使小鼠穿過(guò)裝置逃離刺激。刺激方法為5 s內(nèi)隨機(jī)間隔100次0.6 mA電擊，記錄小鼠逃離裝置時(shí)間。對(duì)照組可立即逃離或 < 5 s，抑郁小鼠可達(dá)10～19 s，重度抑郁的可達(dá)20～30 s[17]。

3.5 高架迷宮(Elevated plus maze, EPM)實(shí)驗(yàn)

用于評(píng)估焦慮癥狀。將小鼠置于有3個(gè)固定側(cè)壁和1個(gè)活動(dòng)側(cè)壁的裝置內(nèi)。觀察小鼠行為并記錄。非焦慮小鼠能夠通過(guò)活動(dòng)側(cè)壁，焦慮小鼠則被困住[17]。

3.6 曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(Open field test, OFT)

用于評(píng)價(jià)焦慮狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)功能。裝置內(nèi)畫有虛擬的方格，將小鼠置于中央?yún)^(qū)，記錄小鼠穿越格子數(shù)目及對(duì)應(yīng)耗時(shí)[17]。

3.7 糖水偏好實(shí)驗(yàn)(Sucrose preference test)

同時(shí)給予小鼠水和適當(dāng)濃度糖水，記錄小鼠對(duì)二者攝取量，記錄基線攝取量，造模后再次監(jiān)測(cè)并記錄。相較于對(duì)照組，抑郁小鼠呈現(xiàn)對(duì)糖水的偏好程度下降或無(wú)偏好[40]。

3.8 顱內(nèi)自刺激(Intracranial self-stimulation, ICSS)實(shí)驗(yàn)

對(duì)小鼠特定腦區(qū)進(jìn)行短暫電脈沖刺激，記錄反饋途徑的活動(dòng)。抑郁小鼠較對(duì)照組反饋活動(dòng)水平低[41]。

3.9 新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)(Novelty-suppressed feeding test)

該實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量禁食小鼠在新環(huán)境中接近和食用食物的潛伏期，以進(jìn)行抑郁相關(guān)評(píng)估。方法為小鼠禁食(不禁水)24 h后背對(duì)食物放進(jìn)測(cè)試場(chǎng)，計(jì)算小鼠開始食用食物的潛伏期[37]。

對(duì)于上述實(shí)驗(yàn)，需注意實(shí)驗(yàn)次數(shù)及頻率。除上述實(shí)驗(yàn)外，還可以不斷監(jiān)測(cè)小鼠體重變化，也可以一定程度上反映小鼠的精神狀態(tài)。

4 展望

抑郁研究近年碩果頻出，抑郁機(jī)制的探索包括且不限于急慢性應(yīng)激暴露、基因-環(huán)境相互作用、糖皮質(zhì)激素外周作用、基因操控的基礎(chǔ)等諸多方面[42]。而在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型水平，炎癥、細(xì)胞凋亡、應(yīng)激信號(hào)通路、生長(zhǎng)因子、遺傳學(xué)和表觀遺傳學(xué)、調(diào)控、環(huán)境、營(yíng)養(yǎng)、合并癥等方面的抑郁機(jī)制的探索也有了長(zhǎng)足進(jìn)步[43-47]。

有研究將抑郁、焦慮、緊張、疲勞、困倦、絕望、快感缺乏、自殺傾向等合并為癥狀群或稱綜合征，進(jìn)行臨床患者的綜合評(píng)價(jià)與研究[48]。動(dòng)物模型中同樣存在類似上述癥狀且合并出現(xiàn)?；蛱崾驹趧?dòng)物模型水平進(jìn)行癥狀群的研究。

WHO2017年報(bào)告顯示，相較男性，女性更容易罹患抑郁癥。而在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物水平，也有研究報(bào)告性別差異在抑郁行為、表現(xiàn)水平、敏感程度上存在差異。臨床研究和動(dòng)物模型研究都應(yīng)進(jìn)一步探討性別差異的原因和機(jī)制，二者或可構(gòu)成聯(lián)系以實(shí)現(xiàn)多水平多角度的探索[3,49]。產(chǎn)前應(yīng)激可以導(dǎo)致子代抑郁表現(xiàn)，其影響或可貫穿子代終生，妊娠影響子代抑郁及其機(jī)制有重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得深入研究和討論[37]。因此，研究者不應(yīng)忽視群體、個(gè)體、代際、細(xì)胞、分子各個(gè)水平和在體、離體組織多個(gè)層面的現(xiàn)象與結(jié)論。

經(jīng)過(guò)不斷探索，應(yīng)用抑郁模型的范圍已經(jīng)擴(kuò)大到免疫學(xué)、藥理學(xué)、遺傳學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、病理生理學(xué)、社會(huì)適應(yīng)研究等諸多領(lǐng)域。抗抑郁藥的研發(fā)過(guò)程也與抑郁動(dòng)物模型密不可分，抑郁及相關(guān)機(jī)制的研究前景十分廣闊。不同抑郁模型適合不同的癥狀和表現(xiàn)，研究者應(yīng)基于研究目的和方向，針對(duì)不同抑郁模型的特點(diǎn)和優(yōu)劣進(jìn)行選擇，同時(shí)選擇合適的實(shí)驗(yàn)指標(biāo)用以確定動(dòng)物模型成功與否以及監(jiān)測(cè)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的抑郁狀態(tài)。