慢性不可預(yù)計(jì)溫和刺激抑郁模型的研究進(jìn)展

黃艷妮，何小華，鄭曉霞，程艷玲

(山東省藥學(xué)科學(xué)院 山東省化學(xué)藥物重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，濟(jì)南 250101)

抑郁障礙簡(jiǎn)稱抑郁癥，是一種常見的精神疾病，可發(fā)生于各個(gè)年齡段，患者初期表現(xiàn)為睡眠障礙、悲觀、心情沮喪、精神壓抑、悶悶不樂，當(dāng)壓抑狀態(tài)持續(xù)一段時(shí)間，患者會(huì)產(chǎn)生絕望、幻覺、功能減退、嚴(yán)重沮喪，甚至出現(xiàn)自殺的念頭，是一種患病率、復(fù)發(fā)率、病死率高的疾病[1-2]。近年來，隨著社會(huì)生活節(jié)奏的加快，抑郁癥的發(fā)病率逐年升高。有研究表明，全世界約有3.4億人受抑郁癥的困擾，預(yù)計(jì)到2020年，抑郁癥將成為影響人類身心健康的最主要疾病[3-4]。抑郁癥的發(fā)生受年齡、遺傳、藥物和社會(huì)環(huán)境等因素的影響，其中應(yīng)激是抑郁癥產(chǎn)生的危險(xiǎn)因素，約80%的抑郁癥患者在遭受應(yīng)激性刺激后發(fā)病[5]。因此，應(yīng)激性動(dòng)物模型常用于抑郁癥的研究。常用的應(yīng)激性抑郁模型有行為絕望模型、獲得性無助模型和慢性應(yīng)激抑郁模型等，其中慢性不可預(yù)計(jì)溫和刺激(chronic unpredictable mild stress，CUMS)是Willner等[6]于1987年創(chuàng)立的慢性抑郁模型，理論依據(jù)為動(dòng)物處于不適宜生存的環(huán)境時(shí)會(huì)出現(xiàn)緊張、焦慮和抑郁等癥狀，而長(zhǎng)期、慢性、不可預(yù)計(jì)的刺激可以加快抑郁癥的發(fā)展。CUMS模型通過傾斜籠具、潮濕墊料、合籠、熱水游泳等溫和刺激因子造模，以反映快感缺乏的蔗糖溶液消耗量作為模型成功的核心標(biāo)志[7-8]。CUMS具有較高的有效性，抑郁癥狀可以持續(xù)數(shù)月，是研究抑郁癥常用的動(dòng)物模型?，F(xiàn)就CUMS抑郁模型的研究進(jìn)展予以綜述。

1 CUMS模型的發(fā)病機(jī)制

CUMS發(fā)病機(jī)制復(fù)雜，與腦內(nèi)多個(gè)系統(tǒng)的損傷有關(guān)，具體機(jī)制如下：動(dòng)物受到刺激后，首先影響調(diào)節(jié)機(jī)體應(yīng)激反應(yīng)的下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA)軸，HPA軸功能出現(xiàn)輕微異常；當(dāng)刺激持續(xù)進(jìn)行時(shí)，HPA軸自發(fā)性分泌節(jié)律紊亂，處于功能亢進(jìn)狀態(tài)，表現(xiàn)為血液中皮質(zhì)酮、促腎上腺皮質(zhì)激素、糖皮質(zhì)激素等各激素水平顯著升高[9]。有文獻(xiàn)報(bào)道，CUMS模型中動(dòng)物僅出現(xiàn)行為學(xué)的改變，激素水平未發(fā)生顯著變化，分析原因可能是激素水平處于波動(dòng)狀態(tài)，峰值可能出現(xiàn)在個(gè)別刺激因子后，因此實(shí)驗(yàn)期間的檢測(cè)時(shí)間非常重要；然而重復(fù)出現(xiàn)相同的刺激因子時(shí)，HPA軸會(huì)逐漸適應(yīng)，激素水平不會(huì)出現(xiàn)明顯波動(dòng)，且只有長(zhǎng)期的刺激會(huì)影響HPA軸的功能，短暫的刺激不會(huì)影響HPA功能，因此在CUMS造模過程中，刺激因子的多變性、不可預(yù)見性是模型成功的關(guān)鍵，單獨(dú)使用一種刺激不能產(chǎn)生理想的效果，每種刺激因子應(yīng)間隔3～7 d[10]。

進(jìn)一步研究表明，當(dāng)HPA軸被激活后，糖皮質(zhì)激素水平升高，過多的糖皮質(zhì)激素具有明顯的神經(jīng)毒性，尤其對(duì)敏感的海馬顆粒細(xì)胞具有一定的毒性，這種毒性和刺激因子會(huì)導(dǎo)致海馬體和cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(cAMP response element binding protein，CREB)減少，從而影響腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)[11]。同時(shí)，過多的糖皮質(zhì)激素會(huì)導(dǎo)致海馬體對(duì)HPA的負(fù)反饋?zhàn)饔孟ВM(jìn)一步加重海馬細(xì)胞的損傷，當(dāng)神經(jīng)元不能得到足夠的營養(yǎng)支持時(shí)，會(huì)導(dǎo)致海馬神經(jīng)元樹突萎縮和顆粒細(xì)胞減少[12]。過量的糖皮質(zhì)激素還會(huì)損害大腦前額葉皮質(zhì)，導(dǎo)致前額葉皮質(zhì)內(nèi)側(cè)椎體細(xì)胞的樹突萎縮，細(xì)胞代謝大幅減慢，突觸蛋白PSD95、突觸蛋白Ⅰ和縫隙連接蛋白43表達(dá)量減少，進(jìn)而出現(xiàn)前額葉皮質(zhì)體積減小[13]。此外，CUMS還可激活杏仁核，導(dǎo)致腹側(cè)被蓋區(qū)中腦邊緣多巴胺細(xì)胞活性降低，從而降低多巴胺邊緣系統(tǒng)引起的快感反應(yīng)，減少與獎(jiǎng)勵(lì)區(qū)域相關(guān)的伏隔核中多巴胺的釋放，同時(shí)減少伏隔核中多巴胺2受體的表達(dá)；除了減少與獎(jiǎng)勵(lì)相關(guān)區(qū)域的表達(dá)外，CUMS還增加了消極狀態(tài)相關(guān)區(qū)域(如韁核)的反應(yīng)，動(dòng)物出現(xiàn)精神萎靡、活動(dòng)性減少等癥狀[14]?？傊?，CUMS通過作用于HPA軸引發(fā)激素分泌異常，導(dǎo)致海馬、前額葉皮質(zhì)、多巴胺邊緣等大腦組織受到損害，腦內(nèi)的活性物質(zhì)(如多巴胺等)發(fā)生變化，動(dòng)物行為學(xué)發(fā)生改變，尤其是對(duì)獎(jiǎng)賞的反應(yīng)性下降，即抑郁模型產(chǎn)生。

2 抗抑郁藥物的作用機(jī)制

一般情況下，通過5～9周的不可預(yù)計(jì)溫和刺激，動(dòng)物會(huì)出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)能力、社會(huì)交往能力、探索行為等一系列功能的下降，且這種行為可持續(xù)幾個(gè)月，經(jīng)過2～4周的三環(huán)類和非典型抗抑郁藥治療，動(dòng)物的抑郁癥狀消失[15]。進(jìn)一步研究表明，經(jīng)過2～4周的治療，作用于多巴胺系統(tǒng)的藥物均會(huì)增加CUMS模型動(dòng)物腦內(nèi)多巴胺2受體的表達(dá)，從而增加腦內(nèi)多巴胺的水平，發(fā)揮抗抑郁作用；對(duì)于CUMS模型中恢復(fù)的動(dòng)物，低劑量的多巴胺2受體阻滯劑可逆轉(zhuǎn)藥物的抗抑郁作用，但對(duì)于正常動(dòng)物和未經(jīng)過抗抑郁治療的動(dòng)物無阻滯作用[16]。對(duì)于5-羥色胺和腎上腺素再攝取類抗抑郁藥，它們通過增加突觸間5-羥色胺和腎上腺素的濃度，從而作用于5-羥色胺1A/5-羥色胺2B和去甲腎上腺素能受體，影響細(xì)胞內(nèi)第二信使和蛋白激酶的表達(dá)，導(dǎo)致CREB的表達(dá)增加，從而使腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子和其他神經(jīng)營養(yǎng)素的表達(dá)增加，進(jìn)而刺激海馬、前額葉皮質(zhì)中神經(jīng)的增長(zhǎng)，修復(fù)損壞的神經(jīng)，重新平衡前腦的信息處理，達(dá)到治療抑郁的目的[17]。在CUMS早期階段，藥物通過作用于腦神經(jīng)元突觸而發(fā)揮抗抑郁作用，如單胺攝取抑制劑和單胺氧化酶A抑制劑在CUMS中可使萎縮的海馬神經(jīng)元突觸恢復(fù)(包括突觸功能的恢復(fù)和海馬體積的恢復(fù))[18]。

對(duì)神經(jīng)元的進(jìn)一步研究表明，腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子的表達(dá)、血管內(nèi)皮生長(zhǎng)因子和其他神經(jīng)營養(yǎng)因子受核轉(zhuǎn)錄因子CREB的控制，對(duì)于不同作用機(jī)制的抗抑郁藥物，海馬中CREB的表達(dá)在單次給藥后不會(huì)出現(xiàn)變化，而在長(zhǎng)期給藥后出現(xiàn)顯著變化，如敲除小鼠的水通道蛋白后，氟西汀對(duì)CREB磷酸化的恢復(fù)能力被阻斷，CREB下游的磷酸化作用也被抑制，從而出現(xiàn)神經(jīng)再生、快感缺乏的恢復(fù)以及其他行為的改變[19]。這證明，突觸受體到CREB的上游途徑(即CREB的活性)受幾種第二信使的調(diào)控(包括磷酸激酶A和C、細(xì)胞外信號(hào)相關(guān)激酶和鈣/鈣調(diào)蛋白依賴性蛋白激酶Ⅳ)。

3 CUMS模型的評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1蔗糖溶液偏好測(cè)試 蔗糖溶液偏好反映動(dòng)物對(duì)糖水的快感缺乏，是抑郁癥的核心癥狀，也是CUMS模型的核心指標(biāo)。在CUMS模型中，經(jīng)過長(zhǎng)期、多變、不可預(yù)計(jì)的溫和刺激后，與正常動(dòng)物相比，接受刺激動(dòng)物的蔗糖溶液消耗量出現(xiàn)顯著下降即表明造模成功，可進(jìn)行下一步的藥物治療[20]。在蔗糖溶液偏好實(shí)驗(yàn)中，通常采用1%～2%的蔗糖溶液(含熱量)進(jìn)行測(cè)試，也可采用不含熱量的糖精水，具體評(píng)價(jià)方法如下(以1%的蔗糖溶液為例)：第1天動(dòng)物適應(yīng)性飲用蔗糖溶液，在鼠籠左右各放置2瓶相同體積的1%蔗糖溶液；第2天在鼠籠上放置1瓶1%蔗糖溶液，1瓶自來水，12 h交換水瓶一次；第3天動(dòng)物禁食禁水24 h；第4天進(jìn)行蔗糖消耗實(shí)驗(yàn)測(cè)試，在鼠籠上放置1瓶1%蔗糖溶液，1瓶自來水，1 h后交換位置，從放置水瓶開始計(jì)時(shí)，計(jì)算2 h內(nèi)蔗糖溶液的消耗量及消耗百分比，蔗糖溶液消耗%=蔗糖溶液消耗量/(蔗糖溶液消耗量+自來水消耗量)[21]。研究表明，在CUMS實(shí)驗(yàn)中，蔗糖溶液的消耗量不受飲食的影響，即在禁食和非禁食的動(dòng)物中變化不大，對(duì)于嚙齒類動(dòng)物，蔗糖消耗量呈倒“U”型的濃度曲線，在曲線上升部分，動(dòng)物的飲用量與其對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)活動(dòng)的反應(yīng)性直接相關(guān)，在中間濃度消耗量最大，而在曲線下降的部分，蔗糖溶液的消耗量和動(dòng)物的偏好有所偏離，因?yàn)殡S著蔗糖濃度的增加，動(dòng)物本身的攝入量也會(huì)減少，但在實(shí)際操作中，操作者經(jīng)常選擇較高濃度的蔗糖溶液進(jìn)行測(cè)試[22-23]。

3.2體重測(cè)試 CUMS模型中，動(dòng)物在經(jīng)過一系列刺激后，2周左右會(huì)出現(xiàn)食欲下降，繼而出現(xiàn)體重下降的癥狀，若模型動(dòng)物出現(xiàn)體重下降，可認(rèn)為動(dòng)物產(chǎn)生抑郁癥狀，這一指標(biāo)可作為模型建立成功的指標(biāo)之一[24-25]。在造模過程中，每周測(cè)量1次體重，稱重時(shí)盡量選擇同一時(shí)間，動(dòng)物處于非應(yīng)激狀態(tài)，且測(cè)量前避免長(zhǎng)時(shí)間的禁食、禁水或其他形式的食物剝奪。關(guān)于體重的變化，國內(nèi)外學(xué)者尚存在爭(zhēng)議，模型動(dòng)物的體重在不同的實(shí)驗(yàn)背景下可能會(huì)出現(xiàn)下降、增長(zhǎng)或不變，這種現(xiàn)象與臨床抑郁癥的表現(xiàn)完全一致，在臨床中有些抑郁癥患者體重下降，有些患者體重增加[26]。因此，在實(shí)驗(yàn)中增加攝食量的測(cè)試，考察體重和攝食量之間的關(guān)系，可更好地反映動(dòng)物的體重變化。

3.3其他指標(biāo) 在CUMS實(shí)驗(yàn)中，除了對(duì)獎(jiǎng)賞的反應(yīng)降低外，還會(huì)引起其他重型抑郁癥狀(如探索行為、性行為、攻擊性和自發(fā)活動(dòng)出現(xiàn)減少)，腦電圖主動(dòng)清醒活動(dòng)也會(huì)出現(xiàn)減少；相反，CUMS不會(huì)引起動(dòng)物在高架十字迷宮和社交行為實(shí)驗(yàn)中的變化[27]；CUMS動(dòng)物表現(xiàn)出明顯的晝夜節(jié)律，且在夜間的初始階段癥狀最為嚴(yán)重，如蔗糖溶液偏好實(shí)驗(yàn)一般安排在晚上關(guān)燈后2 h進(jìn)行[28]。CUMS會(huì)引起睡眠中各種指標(biāo)的改變，如快速眼動(dòng)減少、睡眠潛伏減少、快速動(dòng)眼以及零碎的睡眠模式增加[29]。此外，CUMS還會(huì)引起HPA軸活動(dòng)增加，包括腎上腺肥大和皮質(zhì)酮分泌過多；在免疫系統(tǒng)中也會(huì)發(fā)現(xiàn)異常，如血清補(bǔ)體增加、胸腺重量減少、自然殺傷細(xì)胞活性和反應(yīng)力下降、急性期蛋白增加等[30]。在實(shí)驗(yàn)中可根據(jù)實(shí)際情況，選擇自發(fā)活動(dòng)、腦電圖檢測(cè)、睡眠相關(guān)指標(biāo)、激素及相關(guān)免疫學(xué)指標(biāo)進(jìn)行全面評(píng)估。

4 CUMS模型存在的問題

4.1種屬差異 CUMS模型中，種屬的選擇往往決定模型的成功與否，對(duì)于小鼠，BALB/c和DBA/2小鼠屬于敏感小鼠，C57BL/6屬于不敏感小鼠；對(duì)于大鼠，Wistar大鼠較SD大鼠更敏感[31]。這種對(duì)CUMS的敏感性反映了不同種屬在焦慮和抑郁行為的差異，同時(shí)不同供應(yīng)商提供的Wistar大鼠的易感性也存在差異，分析原因可能是基因突變、飼養(yǎng)環(huán)境或綜合因素造成。此外，通過基因手段可以提高或降低小鼠對(duì)CUMS模型的敏感性，Valverde和Torrens[32]發(fā)現(xiàn)，敲除大麻素受體1可以增加小鼠對(duì)CUMS的敏感性，這一發(fā)現(xiàn)與大麻素受體1在抑郁癥發(fā)病機(jī)制中的作用一致；而敲除囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體1受體會(huì)導(dǎo)致皮質(zhì)和海馬中谷氨酸水平升高，γ-氨基丁酸水平降低，增加CUMS的敏感性。García-Gutiérrez等[33]發(fā)現(xiàn)，過表達(dá)大麻素受體2會(huì)降低小鼠在模型中的敏感性；相反，過表達(dá)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶2可以導(dǎo)致腹側(cè)被蓋區(qū)域中多巴胺細(xì)胞的放電減少，海馬中腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子過表達(dá)，從而導(dǎo)致大鼠的敏感性降低。

4.2體重與蔗糖溶液消耗的關(guān)系 在CUMS模型中，蔗糖消耗量的減少和體重減少是兩個(gè)重要指標(biāo)，但這兩個(gè)指標(biāo)之間的關(guān)系目前還沒有定論。有研究表明，造模過程中大鼠的體重和蔗糖消耗量下降，但蔗糖溶液消耗量/體重比值并未降低[34-35]。也有學(xué)者報(bào)道，當(dāng)蔗糖溶液消耗量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于體重下降的幅度時(shí)，蔗糖溶液消耗量/體重這一指標(biāo)也會(huì)出現(xiàn)顯著下降；進(jìn)一步分析表明，如果在實(shí)驗(yàn)中動(dòng)物的體重下降因?yàn)镃UMS造模引起，體重下降幅度越大，蔗糖消耗量/體重這一指標(biāo)產(chǎn)生顯著性的概率越小，因此蔗糖消耗量/體重這一指標(biāo)的變化還不能反映CUMS造模的結(jié)果[36]。

4.3造模時(shí)間 對(duì)于CUMS模型，因刺激因子、實(shí)驗(yàn)環(huán)境、動(dòng)物種屬、操作人員的差異，造模時(shí)間報(bào)道不一。CUMS模型的創(chuàng)始人Willner等[6]報(bào)道：大鼠經(jīng)過5～9周的刺激即可產(chǎn)生抑郁癥狀，蔗糖溶液消耗量顯著減少，并可以持續(xù)較長(zhǎng)時(shí)間；楊嬋娟等[37]研究表明，刺激時(shí)間越長(zhǎng)，模型成功率越高，7周時(shí)成模率最高。通過分析文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，國內(nèi)外大多學(xué)者采用先給予2～3周的刺激(不給藥)，隨后開始給予藥物治療(2～5周)，同時(shí)伴隨應(yīng)激刺激和其他行為學(xué)的檢測(cè)，這樣可以縮短整個(gè)實(shí)驗(yàn)周期，在保證模型成功的同時(shí)，避免不必要的資源浪費(fèi)[38-41]。

5 小 結(jié)

長(zhǎng)期不良事件與抑郁癥的發(fā)生有明確關(guān)系，且不良事件越多，抑郁癥的發(fā)生率越高[42]。CUMS模型可以模擬生活中的不良事件，導(dǎo)致動(dòng)物產(chǎn)生一系列抑郁癥狀，且持續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。與急性模型相比，CUMS模型更接近人類抑郁癥發(fā)生的機(jī)制，CUMS中動(dòng)物的行為學(xué)指標(biāo)、生化指標(biāo)、神經(jīng)病理學(xué)改變與臨床中的變化基本一致。自CUMS模型創(chuàng)建以來，經(jīng)過各國科學(xué)家的不斷改進(jìn)，已成為應(yīng)用最廣泛的抗抑郁模型之一。CUMS模型具有較好的可信度和有效性，可用于先導(dǎo)化合物的評(píng)價(jià)及抗抑郁藥作用機(jī)制的研究，但CUMS模型造模時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，勞動(dòng)強(qiáng)度較大，動(dòng)物行為學(xué)評(píng)價(jià)對(duì)環(huán)境要求較高，因此要結(jié)合實(shí)驗(yàn)的具體情況，選擇敏感的種屬進(jìn)行實(shí)驗(yàn)以提高成模率，降低模型的不穩(wěn)定性。