負性注意偏向的神經(jīng)遞質(zhì)基礎(chǔ)：來自大鼠抑郁癥模型的證據(jù)

張立偉，王蘇妍，高野，宋若冰，張芷毓，李紅

（1．遼寧師范大學(xué)腦與認知神經(jīng)科學(xué)研究中心，遼寧 大連 116029； 2．錦州醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生理學(xué)教研室，遼寧 錦州 121001；3. 錦州醫(yī)科大學(xué)護理學(xué)院內(nèi)科護理學(xué)教研室，遼寧 錦州 121001；4. 深圳大學(xué)腦功能與心理科學(xué)研究中心，廣東 深圳 518060）

臨床上，抗抑郁藥物對于10%～30%的抑郁癥患者抗抑郁治療效果不佳，且抑郁癥的復(fù)發(fā)率非常高［1］。目前，抑郁癥的發(fā)病機制尚不明確。心理社會壓力、人格特點、生理和認知心理障礙、共病性疾病都可能是導(dǎo)致抑郁癥的因素［2］。抑郁癥患者對負性刺激的選擇性注意存在偏向［3］，且主要表現(xiàn)在解除困難方面［4］。抑郁癥個體的神經(jīng)遞質(zhì)水平和變化模式也與正常人不同，這些神經(jīng)遞質(zhì)主要包括5-羥色胺 （serotonin，5-HT） 及其代謝物5-羥 （基） 吲哚乙酸 （5-hydroxyindoleacetic acid，5-HIAAA）、去甲腎上腺素 （norepinephrine，NE）、3，4-二羥苯乙酸 （dopamine，DOPAC）、內(nèi)啡肽 （endorphin，EP）、高香草酸 （homovanillic acid，HVA） 等［5-8］。戴琴［9］研究發(fā)現(xiàn)，負性偏向與5-HT、乙酰膽堿 （acetylcholine，ACH） 及DOPAC水平有關(guān)。關(guān)于負性偏向與神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)的研究目前較少見，因此，本研究擬利用大鼠抑郁癥模型，探討神經(jīng)遞質(zhì)與抑郁癥個體注意偏向的關(guān)系。

1 材料與方法

1.1 大鼠抑郁癥模型制作

1.1.1 實驗動物：成年雄性Sprague-Dawley （SD） 大鼠12只，體質(zhì)量220～250 g，購自錦州醫(yī)科大學(xué)SPF級實驗動物中心。實驗前2 d將大鼠飼養(yǎng)于恒溫 （21℃±1℃）、恒濕 （55%±2%） 環(huán)境下。通過抽簽的方式，將大鼠分為實驗組 （n = 9） 與對照組 （n = 3） 。實驗組在造模過程中逃逸1只，意外死亡1只，因此，對照組3只、實驗組7只大鼠完成實驗全程。

1.1.2 造模及檢測：采用不可預(yù)知慢性溫和應(yīng)激 （chronic unpredictable mild stress，CUMS） 抑郁癥模型［10］。刺激方法包括不間斷的無線電噪音 （8 h），45°傾斜鼠籠 （8 h），鼠籠內(nèi)加入水200 mL （8 h），鼠籠內(nèi)加入臟的大鼠墊料 （8 h），鼠籠內(nèi)加入新同伴大鼠 （2 h），禁食禁水 （8 h），晝夜顛倒 （12 h），除去鼠籠內(nèi)墊料 （12 h），冰水游泳 （3 min），懸尾 （5 min），禁閉在飲料瓶封閉空間 （2 h） 。實驗組大鼠接受CUMS，每天隨機給予2～3種應(yīng)激刺激，不同刺激方法間無時間間隔，共持續(xù)7周 （2017年10月16日至12月2日）；對照組大鼠正常飼養(yǎng)，不給予任何刺激。2組大鼠飼養(yǎng)環(huán)境和進食相同。在造模期間，每3 d稱大鼠體質(zhì)量1次，每周進行蔗糖糖水?dāng)z入量測試，計算糖水偏好指數(shù)［蔗糖溶液攝入量 （mL） /總的液體攝入量 （mL） ×100%］，并觀察皮毛狀態(tài)，以判斷抑郁癥模型是否造模成功。

1.2 注意偏向測試

在實驗測試階段，2組大鼠都參與注意偏向測試。抑郁癥造模結(jié)束后，連續(xù)3 d進行測試。測試時準備正常水、糖水和醋各1瓶，測量大鼠找到目標糖水的時間和準確率，每天測試12次注意偏向，每次測試前均按照隨機方式重新調(diào)整3瓶液體的擺放順序，以消除大鼠的記憶。如大鼠在180 s內(nèi)未能找到目標糖水，則計為180 s。注意偏向測試結(jié)束后，處死大鼠。

1.3 高效液相色譜檢測

大鼠經(jīng)20%氨基甲酸乙酯腹腔注射 （0.8 mL/100 g） 麻醉，置于STOELTING620腦立體定位儀上，在右側(cè)海馬 （定位坐標AP：-5.6 mm，ML：4.0 mm，DV：8.0 mm） 對應(yīng)的顱骨處鉆孔并置入探針套管，在套管內(nèi)插入微透析系統(tǒng)CMA/12微透析探針 （透析膜長為4 mm），探針入口連接CMA/402微量泵，探針出口連接至CMA/470低溫樣品自動收集器，灌流速度為2 L/min。林格氏液灌流60 min后，每30 min收集1管透析液。樣品送至中國中醫(yī)科學(xué)院醫(yī)學(xué)實驗中心，采用高效液相色譜檢測系統(tǒng) （SykamS-2100） 進行高效液相色譜檢測。

1.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 20.0軟件進行統(tǒng)計分析。計算實驗組和對照組大鼠的注意偏向、神經(jīng)遞質(zhì)水平的平均值和標準差，同時采用相關(guān)分析的方法分析注意偏向水平與神經(jīng)遞質(zhì)水平的相關(guān)性。檢驗水準α=0.05。

2 結(jié)果

2.1 大鼠抑郁癥模型的造模結(jié)果

2.1.1 體質(zhì)量：從11月5日 （造模第8天） 開始，實驗組大鼠的體質(zhì)量明顯下降，并持續(xù)到造模結(jié)束，提示實驗組大鼠出現(xiàn)了抑郁癥，見表1。

2.1.2 糖水?dāng)z入量：如表2所示，實驗組的糖水偏好指數(shù)一直低于控制組，提示實驗組大鼠的食物攝入量有減少的趨勢。由于沒有進行個別測試，所以無法對2組進行均值比較。

2.1.3 皮毛狀況：實驗組皮毛狀態(tài)明顯變差，無光澤，且粗糙混亂；對照組大鼠皮毛狀態(tài)良好。提示實驗組大鼠出現(xiàn)了抑郁癥。

2.2 抑郁癥大鼠注意偏向的行為特征

注意偏向測試結(jié)果顯示，2組大鼠找到食物瓶的時間和準確率差異均不顯著，但效果量指標 （effect size，ES） 顯示3 d測試結(jié)果有較大的差異 （根據(jù)Cohen標準，ES＜0.20為小差異，0.20～0.50之間為中等差異，＞0.50為大差異［11］） 。χ2檢驗結(jié)果顯示，實驗組的準確率顯著高于對照組。總體來看，實驗組大鼠在注意偏向測試中，對目標瓶的反應(yīng)又快又準。見表3。在前期造模過程中，大鼠均經(jīng)歷禁食禁水，且糖水作為造模時期食物刺激伴隨整個造模過程，所以糖水對于實驗組而言，其性質(zhì)屬于負性刺激。行為數(shù)據(jù)顯示，實驗組大鼠出現(xiàn)了明顯的負性偏向。

表1 2組大鼠體質(zhì)量的比較 （ ，g） Tab.1 Comparison of the body weight of rats between the experimental and control groups （，g）

表1 2組大鼠體質(zhì)量的比較 （ ，g） Tab.1 Comparison of the body weight of rats between the experimental and control groups （，g）

Date of weighting Control group Experimental group t P Oct.17 357.00±17.69 365.71±11.67 -0.94 ＞0.05 Oct.21 359.67±18.01 346.71±12.40 1.34 ＞0.05 Oct.23 356.83±19.55 337.07±13.97 1.84 ＞0.05 Oct.25 336.00±25.12 335.50±10.46 0.05 ＞0.05 Oct.27 366.67±19.81 346.07±6.59 2.61 ＜0.05 Oct.30 334.33±23.86 328.79±8.99 0.56 ＞0.05 Nov.2 328.00±27.29 318.07±5.93 0.99 ＞0.05 Nov.5 337.00±25.20 306.14±7.81 3.13 ＜0.05 Nov.8 330.33±27.55 304.71±7.70 2.43 ＜0.05 Nov.11 352.17±31.39 287.57±12.36 4.93 ＜0.05 Nov.14 390.67±30.40 312.79±18.88 5.06 ＜0.05 Nov.17 393.50±24.69 305.71±14.71 7.17 ＜0.05 Nov.20 361.67±30.07 309.43±17.90 3.51 ＜0.05 Nov.23 340.17±30.66 318.14±25.13 1.20 ＞0.05 Nov.26 375.83±33.06 336.00±16.79 2.62 ＜0.05 Nov.29 411.03±38.15 361.74±18.56 2.86 ＜0.05 Dec.2 434.03±41.60 366.41±12.04 4.21 ＜0.05

表2 造模期間2組大鼠糖水偏好指數(shù)的比較Tab.2 Comparison of sugar-water indices of rats between the experimental and control groups

2.3 2組大鼠神經(jīng)遞質(zhì)水平比較

高效液相色譜分析結(jié)果顯示，實驗組大鼠5-HIAA、DOPAC水平明顯高于對照組，5-HT、EP和HVA水平則明顯低于對照組，而NE水平無統(tǒng)計學(xué)差異。由于樣本數(shù)量太少，此處的t檢驗結(jié)果不可靠，應(yīng)該依據(jù)ES的結(jié)果進行判斷。見表4。

2.4 神經(jīng)遞質(zhì)水平與注意偏向的相關(guān)性

如表5所示，神經(jīng)遞質(zhì)水平與注意偏向的相關(guān)模式在對照組和實驗組是不同的。在對照組，5-HIAA、DOPAC和HVA與反應(yīng)時間的均值、反應(yīng)時間的標準正確率的均值、正確率的標準差都有顯著相關(guān)。在實驗組，DOPAC與注意偏向的相關(guān)模式與對照組一致；但5-HIAA與注意偏向的相關(guān)模式與對照組正好相反。而且，實驗組的HVA與注意偏向的相關(guān)降低到0.15以下，不再顯著。提示5-HIAA和HVA與注意偏向的變化有顯著關(guān)聯(lián)，5-HT和DOPAC水平的變化對注意偏向有影響。

表3 2組大鼠反應(yīng)時間及準確率的比較 Tab.3 Comparison of response time and correct rates of rats between the expermental and control groups

表3 2組大鼠反應(yīng)時間及準確率的比較 Tab.3 Comparison of response time and correct rates of rats between the expermental and control groups

ES，effect size. ES= （mean of experimental group-mean of control group） / pooled SD. Below the same.

Date Response time （s） Correct rate （%）Control group Experimental group t P ES Control group Experimental group χ 2 P 1st day 44.00±14.82 39.57±13.87 0.32 ＞0.05 -0.31 6.67±2.52 16.67±1.58 50.00 ＜0.05 2nd day 59.77±33.75 40.47±17.43 0.95 ＞0.05 -0.82 6.33±2.52 14.67±2.17 34.78 ＜0.05 3rd day 47.06±14.69 36.60±7.04 1.07 ＞0.05 -1.06 7.00±2.65 16.00±1.52 40.50 ＜0.05

表4 2組大鼠神經(jīng)遞質(zhì)水平的比較 （，ng/mL） Tab.4 Comparison of neurotransmitters level of rats between the experimental and control groups （，ng/mL）

表4 2組大鼠神經(jīng)遞質(zhì)水平的比較 （，ng/mL） Tab.4 Comparison of neurotransmitters level of rats between the experimental and control groups （，ng/mL）

5-HT，5-hydroxytryptamine；5-HIAA，5-hydroxyindoleacetic acid；DOPAC，3，4-dehydroxyphenylacetic acid；NE，norepinephrine；EP，endorphin；HVA，homovanillic acid.

Neurotransmitters Control group Experimental group t P ES 5-HT 0.14±0.05 0.13±0.03 0.62 ＞0.05 -0.27 5-HIAA 44.80±9.33 60.32±7.96 -2.83 ＜0.05 1.82 DOPAC 0.85±0.33 1.03±0.45 -0.69 ＞0.05 0.45 NE 0.43±0.04 0.43±0.03 -0.15 ＞0.05 0.00 EP 0.70±0.21 0.49±0.34 0.95 ＞0.05 -0.74 HVA 0.81±0.29 0.71±0.31 0.48 ＞0.05 -0.33

表5 神經(jīng)遞質(zhì)水平與注意偏向的關(guān)系 （分組呈現(xiàn)） Tab.5 Correlations between neurotransmitters and attential biases

3 討論

研究發(fā)現(xiàn)，抑郁癥個體存在負性偏向。PECKHAM等［3］發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者與正常個體對負性刺激的選擇性注意存在偏向，且抑郁癥患者對負性刺激的注意偏向主要表現(xiàn)在解除困難方面，而非注意增強方面［4］。

抑郁癥個體的神經(jīng)遞質(zhì) （包括5-HT及其代謝產(chǎn)物5-HIAAA、NE、DOPAC、EP、HVA等） 水平和變化模式與正常人不同［5-6］。5-HT是抑郁癥的生物化學(xué)基礎(chǔ)，它的缺乏會導(dǎo)致抑郁心境、自殘和自我批評；抑郁癥患者血清中的5-HT及其代謝產(chǎn)物5-HIAAA明顯低于正常人。5-HT再攝取抑制劑能夠提高5-HT水平，從而緩解抑郁癥狀。中樞神經(jīng)系統(tǒng)NE不足可導(dǎo)致抑郁癥狀，積極情感資源耗竭，快樂、興趣、幸福感、精力、激情、自信和敏捷性降低。DOPAC是海馬和腦垂體中的神經(jīng)遞質(zhì)，對獎賞、注意力集中、動機、心理動作速度、及快樂體驗?zāi)芰Ψ浅ｊP(guān)鍵。NE和5-HT是相互影響的2種神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)。NE可通過α2受體抑制5-HT的釋放，通過α1 受體促進其釋放。5-HT通過5-HT2A和5-HT2C機制對NE進行影響。NE和5-HT通過共同投射到前額葉和海馬對認知和行為產(chǎn)生影響。5-HT和DOPAC系統(tǒng)也存在多種交互作用，5-HT的增加或減少會相應(yīng)地導(dǎo)致DOPAC的增加或減少。刺激5-HT1A受體可以增加DOPAC的活躍度，刺激5-HT2A受體則會抑制DOPAC的功能。EP與獎賞有關(guān)，研究［7-8］發(fā)現(xiàn)EP失調(diào)也可能與抑郁癥有關(guān)。

為了推進對注意偏向的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)的理解，本研究利用大鼠抑郁癥模型，研究了神經(jīng)遞質(zhì)與抑郁癥個體注意偏向的關(guān)系。本研究所采用的CUMS大鼠抑郁癥造模原理是將動物長時間置于不可預(yù)見的、溫和的應(yīng)激情境中，模擬人們在日常生活中經(jīng)歷的慢性、低強度的應(yīng)激事件環(huán)境。在抑郁癥模型的建立過程中，應(yīng)激刺激的種類、強度和持續(xù)時間非常關(guān)鍵［10，12］。從體質(zhì)量、進食和皮毛狀況幾個方面綜合判斷，本研究中實驗組大鼠全部出現(xiàn)了抑郁癥，抑郁癥模型造模成功，提示CUMS抑郁癥動物模型也適用于大鼠。

本研究發(fā)現(xiàn)，實驗組大鼠5-HIAA、DOPAC水平明顯高于對照組，5-HT、EP和HVA水平則明顯低于對照組，NE水平無顯著差別。本研究還發(fā)現(xiàn)，對照組大鼠的5-HIAA、DOPAC和HVA與反應(yīng)時間及正確率都有顯著相關(guān)；實驗組大鼠則只有5-HIAA、DOPAC與反應(yīng)時間及正確率顯著相關(guān)。DOPAC與注意偏向的相關(guān)模式與對照組一致；但5-HIAA與注意偏向的相關(guān)模式與對照組正好相反。這與戴琴［9］的研究結(jié)果不一致，原因可能與二者的研究對象及所使用的測試儀器有關(guān)。

本研究存在以下不足：（1） 樣本量小，這可能是研究結(jié)果差異不顯著或相關(guān)不顯著的重要原因；（2） 僅僅采集了大鼠海馬附近神經(jīng)遞質(zhì)，對其他區(qū)域則沒有進行采集。鑒于以上局限，未來的研究將進一步擴大樣本量與采集區(qū)域，以便更深入地探討神經(jīng)遞質(zhì)水平與注意偏向的關(guān)系。