抑郁動(dòng)物模型研究進(jìn)展

張瑞，仲輝，尚靖

（中國(guó)藥科大學(xué)中藥學(xué)院，江蘇 南京211198）

0 引言

抑郁癥是危害人類(lèi)身心健康的常見(jiàn)精神疾病，主要以顯著而持久的情緒低落為特征，輕度者表現(xiàn)為心境不佳、興趣缺失、自責(zé)、自我評(píng)價(jià)下降和乏力等，多伴有食欲和性欲下降、早醒和體質(zhì)量減輕等癥狀，嚴(yán)重者可痛不欲生，悲觀絕望，常有自殺傾向[1]。目前，常用抑郁模型有應(yīng)激模型和藥物誘導(dǎo)模型[2-8]。抑郁動(dòng)物模型的成功與否主要從一般情況(體質(zhì)量、形態(tài)等)、行為學(xué)、神經(jīng)生化指標(biāo)和免疫系統(tǒng)四個(gè)方面來(lái)評(píng)價(jià)，其中行為學(xué)和神經(jīng)遞質(zhì)的改變是抑郁動(dòng)物模型的重要評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[9]?，F(xiàn)對(duì)抑郁相關(guān)模型總結(jié)如下。

1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

1.1 嚙齒動(dòng)物

嚙齒動(dòng)物是造抑郁模型的經(jīng)典動(dòng)物，具有價(jià)格低廉、容易獲取等優(yōu)勢(shì)[10]。SD鼠(Sprague-Dawley)[11]和C57BL/6小鼠[12]是常見(jiàn)的抑郁動(dòng)物。Wistar-Kyoto大鼠具有異常的行為模式，是一種內(nèi)源性抑郁癥模型，可以模擬青少年抑郁癥[13]。FSL大鼠是抑郁癥的遺傳動(dòng)物模型，對(duì)多種化學(xué)物質(zhì)和不同作用機(jī)制的藥物敏感[14,15]、LE鼠（Long-Evans）是1915年由Wistar的雌性與野生的灰色挪威雄性雜交培育出來(lái)的，是研究行為和大腦/行為關(guān)系的有效工具[16]。但嚙齒動(dòng)物大腦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，這使得他們從人類(lèi)解剖學(xué)、神經(jīng)生理學(xué)、功能和行為表現(xiàn)有很大的不同，從而限制了對(duì)人類(lèi)抑郁癥的理解。

1.2 非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物

非人靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物與人類(lèi)有更強(qiáng)的相似性，如大腦組織的復(fù)雜性、復(fù)雜的認(rèn)知能力和巨大的社會(huì)復(fù)雜性[17]，有研究發(fā)現(xiàn)慢性社會(huì)挫敗應(yīng)激模型中非人靈長(zhǎng)類(lèi)表現(xiàn)出與人類(lèi)相似的海馬萎縮。與人類(lèi)一樣，非人類(lèi)靈長(zhǎng)類(lèi)動(dòng)物產(chǎn)生皮質(zhì)醇來(lái)應(yīng)對(duì)壓力，并在長(zhǎng)期輕度壓力下表現(xiàn)出抑郁核心癥狀[18,19]。

1.3 斑馬魚(yú)

斑馬魚(yú)(Danio rerio)是一種小型水生脊椎動(dòng)物，已成為轉(zhuǎn)化神經(jīng)科學(xué)和生物醫(yī)學(xué)研究的模式生物。由于它們的生理(神經(jīng)解剖學(xué)、神經(jīng)內(nèi)分泌、神經(jīng)化學(xué))和哺乳動(dòng)物的遺傳同源性、健壯的表型以及在高通量篩選中的價(jià)值，斑馬魚(yú)成為開(kāi)發(fā)有效的抑郁癥實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃桶l(fā)現(xiàn)新的治療方法的理想選擇。行為測(cè)試方法，如方法回避、認(rèn)知和社會(huì)范式，在斑馬魚(yú)中是可用的，

在識(shí)別斑馬魚(yú)對(duì)生理、遺傳、環(huán)境和/或心理藥理學(xué)改變的反應(yīng)中的抑郁樣指數(shù)方面有實(shí)用價(jià)值。此外，斑馬魚(yú)對(duì)常用的精神藥物高度敏感，這為使用該模型作為藥理學(xué)研究和藥物篩選的寶貴工具提供了支持。通過(guò)使用快速、自動(dòng)化的行為跟蹤軟件，可以對(duì)斑馬魚(yú)的行為進(jìn)行最佳監(jiān)控，從而提高了高通量效率，減少了內(nèi)部差異[20]。

2 抑郁動(dòng)物實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?/h2>

2.1 嗅球切除（Olfactory bulbectomy, OBX）

嗅球切除是嚙齒動(dòng)物最常用的抑郁模型之一，OBX嚙齒動(dòng)物表現(xiàn)出多種異常行為，如記憶功能障礙、抑郁行為和諸如海馬單胺、神經(jīng)發(fā)生、腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF)水平降低等神經(jīng)化學(xué)變化。慢性應(yīng)用抗抑郁藥可改善OBX的某些異常行為，但急性用藥不能改善[21]。

2.2 獲得性無(wú)助模型（Learned helplessness, LH）

無(wú)助狀態(tài)被認(rèn)為是抑郁癥的一個(gè)核心方面，因此，嚙齒動(dòng)物的獲得性無(wú)助范式通常被用作抑郁癥的動(dòng)物模型[22]。LH的特征是動(dòng)物在可逃避的壓力下表現(xiàn)出不逃避的行為，并表現(xiàn)出與抑郁相似的生物學(xué)特征，例如5-HT活性改變，HPA軸亢進(jìn)[23]。

2.3 慢性不可預(yù)知性溫和刺激（Chronic mild unpredictable stress, CUMS）

慢性不可預(yù)測(cè)輕度應(yīng)激(CUMS)是目前最常用、最可靠、最有效的嚙齒動(dòng)物抑郁模型，抑郁癥的核心癥狀是快感缺乏，而CUMS誘發(fā)的行為改變與抑郁癥一致，并可導(dǎo)致海馬神經(jīng)損傷和認(rèn)知障礙等抑郁樣行為[24,25]。然而這個(gè)方案往往很難在不同的實(shí)驗(yàn)室復(fù)制。

2.4 慢性社會(huì)挫敗壓力（Chronic social defeat stress,CSDS）

慢性社會(huì)失敗壓力是一種基于社會(huì)沖突的心理社會(huì)壓力模型，它引入了類(lèi)似于人類(lèi)抑郁癥的小鼠的行為變化，如社交回避、快感缺乏和行為絕望，是一種經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的抑郁癥研究模型[26]。對(duì)CSDS小鼠的內(nèi)側(cè)前額皮質(zhì)（mPFC）進(jìn)行基因表達(dá)的微距陣分析，發(fā)現(xiàn)CSDS減少了mPFC的髓鞘形成[27]。

2.5 慢性束縛應(yīng)激

慢性束縛應(yīng)激是將實(shí)驗(yàn)動(dòng)物放在有孔的離心管里約束刺激14天[28]。慢性束縛應(yīng)激不僅能使皮質(zhì)醇升高，還能產(chǎn)生持續(xù)的抑郁樣行為，使小鼠海馬區(qū)活性氧生成增加[29]。

2.6 慢性可知性溫和刺激（Chronic mild stress, CMS）

CMS是比較常用的抑郁動(dòng)物模型，動(dòng)物經(jīng)歷一系列的應(yīng)激，例如強(qiáng)光刺激、潮濕環(huán)境、強(qiáng)迫游泳和束縛等。CMS與CUMS的不同之處在于，所有刺激均在相同時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行，CMS模型與前額葉、海馬、紋狀體和皮層的蛋白質(zhì)過(guò)氧化羰基水平升高相關(guān)，應(yīng)激大鼠小腦和紋狀體丙二醛水平升高[30]。

2.7 先天性獲得性無(wú)助模型（Congenital learned helpless,cLH）

cLH大鼠是通過(guò)選擇性繁殖獲得性無(wú)助動(dòng)物而發(fā)育起來(lái)的，至今已有60多代。cLH大鼠在厭惡但可以避免的情況下（如習(xí)得的無(wú)助）表現(xiàn)出先天性的抑郁樣行為，在模棱兩可的情況下表現(xiàn)出悲觀的偏向[31]。

2.8 母子分離模型（Maternal Separation, MS）

母子分離模型模擬早期生活壓力，早期生活壓力可能增加抑郁樣行為，影響海馬神經(jīng)發(fā)生，并在成年早期引起輕度代謝失衡，在嚙齒動(dòng)物中，使幼鼠在成年期暴露于MS環(huán)境，表現(xiàn)出被動(dòng)順從行為和被動(dòng)應(yīng)對(duì)應(yīng)激行為，對(duì)神經(jīng)發(fā)育具有長(zhǎng)期的干擾作用[32]。

2.9 轉(zhuǎn)基因模型

Griffiths BB等使用一種突變的斑馬魚(yú)grs357來(lái)研究糖皮質(zhì)激素信號(hào)缺陷對(duì)應(yīng)激生理和相關(guān)行為的早期發(fā)育影響，這種突變的斑馬魚(yú)具有非功能性的糖皮質(zhì)激素受體(GRs)，對(duì)GRs功能失調(diào)的斑馬魚(yú)突變幼蟲(chóng)(grs357)的應(yīng)激行為和生理狀態(tài)研究發(fā)現(xiàn)，它們表現(xiàn)出抑郁表型[33]。

2.10 藥物模型

2.10.1 皮質(zhì)酮誘導(dǎo)的抑郁模型

研究發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者表現(xiàn)為下丘腦、垂體、腎上腺(HPA)軸過(guò)度活躍，皮質(zhì)醇水平升高。在實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中，重復(fù)注射皮質(zhì)酮可誘導(dǎo)類(lèi)似抑郁的行為，如減少蔗糖的攝入，并在行為測(cè)試中增加強(qiáng)迫游泳測(cè)試和懸尾測(cè)試靜止時(shí)間。它還會(huì)引起神經(jīng)化學(xué)和組織病理學(xué)的變化，這些變化提示抑郁[34]。

2.10.2 脂多糖（LPS）誘導(dǎo)的抑郁模型

在抑郁癥的病理導(dǎo)向研究中，炎癥假說(shuō)近年來(lái)受到越來(lái)越多的關(guān)注。為了模擬炎癥引起的抑郁狀態(tài)，嚙齒類(lèi)動(dòng)物通常通過(guò)腹腔注射脂多糖(LPS)來(lái)刺激免疫反應(yīng)[35]。然而，誘導(dǎo)抑郁樣行為的LPS的劑量在許多文獻(xiàn)中存在很大差異。既往研究發(fā)現(xiàn)LPS給藥后抑郁樣行為的量效關(guān)系呈非線性，但其原因尚不清楚。

2.10.3 利血平誘導(dǎo)的抑郁模型

早在上世紀(jì)五十年代，利血平被發(fā)現(xiàn)可對(duì)動(dòng)物產(chǎn)生類(lèi)似抑郁的作用[36]。據(jù)報(bào)道，反復(fù)給藥利血平可作為一種進(jìn)展性抑郁模型，可作為一種簡(jiǎn)便、經(jīng)濟(jì)的抗抑郁藥物表面效度動(dòng)物模型。之前的一項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)，利血平的慢性治療降低了嚙齒類(lèi)動(dòng)物大腦中的5-HT水平，支持了利血平作為一種進(jìn)展性抑郁癥動(dòng)物模型在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中使用[37]。

3 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3.1 嚙齒動(dòng)物行為學(xué)評(píng)價(jià)指標(biāo)

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

曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)是最常用的抑郁動(dòng)物模型評(píng)價(jià)方法，利用動(dòng)物對(duì)新場(chǎng)好奇產(chǎn)生探索而又害怕的矛盾心理，正常情況下，嚙齒動(dòng)物會(huì)自發(fā)的傾向于容器的邊緣，即“趨向性”，增加花在中央部位的時(shí)間以及中央/總運(yùn)動(dòng)的比例或減少進(jìn)入中央部位的潛伏期是抑郁的跡象[38-40]。

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

懸尾實(shí)驗(yàn)是將小鼠懸掛，通過(guò)記錄6min內(nèi)后四min的不動(dòng)時(shí)間來(lái)反映測(cè)試動(dòng)物的抑郁狀態(tài)，常用于評(píng)價(jià)抗抑郁藥物藥效，抗抑郁藥物可以減少懸尾不動(dòng)時(shí)間[41,42]。

3.1.3 強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)（Forced swimming test, FST）

強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)是將鼠暴露于水，在最初強(qiáng)烈的逃逸行為（如游泳和攀爬）后，它們停止掙扎并表現(xiàn)出被動(dòng)的靜止行為，靜止的行為反映了壓力后無(wú)法堅(jiān)持逃避指導(dǎo)的行為（即行為絕望）或被動(dòng)行為的發(fā)展使動(dòng)物脫離了積極應(yīng)對(duì)方式[43,44]。將小鼠放在形狀為圓柱體的透明容器中，該容器中加入20cm高度的水，水溫25℃，測(cè)試時(shí)間為6min，記錄小鼠后4min的不動(dòng)時(shí)間。

3.1.4 糖水偏嗜測(cè)試（Sugar preference test，SPT）

抑郁的核心癥狀是快感缺失和行為絕望。迄今為止SPT被認(rèn)為是評(píng)價(jià)小鼠中快感缺失的最佳方法。測(cè)試前72h，每籠放置兩瓶1%蔗糖水，訓(xùn)練小鼠含糖飲水，測(cè)試前48小時(shí)，將其中一瓶1%蔗糖水替換為純水，測(cè)試前24h，禁食禁水，測(cè)試時(shí)，給與小鼠一瓶200mL的1%蔗糖水，一瓶200mL純水，12h后切換一次避免位置偏好，24h后，取走兩瓶水并測(cè)量糖水消耗量，計(jì)算糖水偏嗜指數(shù)。糖水偏嗜率=蔗糖消耗量/（蔗糖消耗量+純水消耗量）×100%[45]。

3.1.5 新奇環(huán)境抑制攝食行為的檢測(cè)

基于低食現(xiàn)象的試驗(yàn)最初被用來(lái)研究抗焦慮治療的效果，但在嚙齒類(lèi)動(dòng)物模型中，已越來(lái)越多地用于研究慢性和亞慢性抗抑郁藥物治療效果。這種攝食過(guò)少現(xiàn)象是由于接觸到一種新因素而抑制了進(jìn)食行為。在這類(lèi)測(cè)試中，包含兩個(gè)測(cè)試:新奇抑制喂養(yǎng)測(cè)試(NSFT)和新奇誘導(dǎo)下食欲減退測(cè)試(NIHT)，這些測(cè)試通過(guò)測(cè)量嚙齒動(dòng)物表達(dá)一種新因素的進(jìn)食行為的時(shí)間以及食物攝入量來(lái)檢測(cè)與抑郁和焦慮有關(guān)的行為。在NIHT中，對(duì)動(dòng)物進(jìn)行訓(xùn)練以食用理想的食物，然后再在新穎的地方對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。動(dòng)物不愿在新穎的環(huán)境中食用這種高度可口的食物被認(rèn)為是焦慮和快感缺乏癥的一種衡量標(biāo)準(zhǔn)[46]。

3.1.6 高架十字迷宮（Elevated plus-maze, EPM）

EPM是用來(lái)測(cè)試嚙齒動(dòng)物和其他哺乳動(dòng)物與焦慮相關(guān)的行為，EPM通過(guò)在沒(méi)有明確威脅、懲罰或獎(jiǎng)勵(lì)的情況下追蹤適應(yīng)性行為，在行為水平上測(cè)量焦慮[47]。

3.1.7 Morris水迷宮

Morris水迷宮(MWM)最初是由莫里斯開(kāi)發(fā)的，被心理學(xué)家和神經(jīng)科學(xué)家廣泛用于評(píng)估嚙齒動(dòng)物的空間學(xué)習(xí)和記憶能力[48], 它依靠遠(yuǎn)端線索從開(kāi)放場(chǎng)地周邊的起始位置導(dǎo)航到水下逃生平臺(tái)。MWM已被證明是一種與海馬突觸可塑性和NMDA受體功能密切相關(guān)的可靠的檢測(cè)方法[49]。

3.2 斑馬魚(yú)行為學(xué)測(cè)試指標(biāo)

3.2.1 新穎水族箱實(shí)驗(yàn)（Novel tank test, NTT）

這種新穎的水箱測(cè)試將斑馬魚(yú)引入一個(gè)陌生的環(huán)境，從而引發(fā)焦慮反應(yīng)，這種反應(yīng)是通過(guò)最初游向水箱較低區(qū)域(稱(chēng)為地理趨向性)的偏好來(lái)衡量的，隨著時(shí)間的推移，探索性的向上運(yùn)動(dòng)逐漸增加，一般來(lái)說(shuō)，進(jìn)入水箱上半部分的潛伏期較長(zhǎng)，花在頂部的時(shí)間減少，以及不穩(wěn)定的運(yùn)動(dòng)和凍結(jié)增加表明焦慮[50]。

3.2.2 黑白箱測(cè)試（Light/dark box）

它基于成年斑馬魚(yú)對(duì)黑暗和光明區(qū)域的自然偏好(稱(chēng)為暗向性)，重點(diǎn)放在進(jìn)入的潛伏期，過(guò)渡的次數(shù)，以及在白色或淺色的一半花費(fèi)的時(shí)間。抗焦慮行為表現(xiàn)為白色隔間的活動(dòng)增加，而黑色隔間的活動(dòng)表明焦慮。這一范式在斑馬魚(yú)幼體中有進(jìn)一步的應(yīng)用，然而，與成蟲(chóng)不同的是，幼蟲(chóng)具有趨光性，因?yàn)樗鼈兏矚g光明的地方而不是黑暗的地方，從而產(chǎn)生了相反的行為現(xiàn)象[51-53]。

4 總結(jié)和展望

綜上所述，抑郁模型的建立對(duì)于研究疾病的機(jī)制，藥物篩選有著重要的作用。嚙齒動(dòng)物應(yīng)用較成熟但其大腦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單；非人靈長(zhǎng)類(lèi)與人類(lèi)親緣關(guān)系近，但因造價(jià)和技術(shù)手段受到限制，并未大范圍應(yīng)用；斑馬魚(yú)因其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，已經(jīng)成為一種用于抑郁癥轉(zhuǎn)化研究的生物。雖然抑郁模型多種多樣，但目前沒(méi)有任何一種抑郁模型能夠完全涵蓋所有癥狀，因此，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)?zāi)康倪x擇合適的抑郁模型，同時(shí)要選擇合適的評(píng)價(jià)指標(biāo)確定模型是否成功及評(píng)價(jià)動(dòng)物的抑郁狀態(tài)。