構建抑郁小鼠模型的研究進展*

李子豪 趙 巖

佳木斯大學臨床醫(yī)學院，黑龍江省佳木斯市 154003

隨著生活節(jié)奏日益加快，人們面對的壓力不斷加大，抑郁癥導致的自殺及自殺傾向比例逐年增高，人們心理問題較少被挖掘并逐漸演化為抑郁。但我國對抑郁癥的醫(yī)療防治及研究仍處于低關注的狀態(tài)，開展抑郁癥的相關研究工作已經(jīng)成為另一個新的風向標。在目前的抑郁癥研究上，動物性實驗不僅可以拋開道德倫理問題，因為動物供應量充足、實驗可重復性高等特點，還可以獲得研究所需的足夠樣本量。因此，對動物模型的研究已經(jīng)成為抑郁癥研究主要方法之一[1-2]。本文就實驗動物常用的抑郁癥動物模型、研究進展以及抑郁癥模型驗證指標做一描述。目前用動物模型建立的抑郁癥研究方法有20多種[3]，且大多數(shù)都是以Spraguedawley(SD)大鼠[4]、Wistar Kyoto(WKY)大鼠、FawnHooded(FH)大鼠、Flinder Resistant Line(FSL)大鼠、腦內5-羥色胺受體活力低下的Tryon Maze Dull(TMD)大鼠、C57BL/6J小鼠、靈長類動物、雞等建立的模型[5]，建立模型的耗時長。而動物模型模擬人類疾病狀態(tài)的程度直接影響實驗研究結果的價值。

1 常用的幾種動物模型及研究進展

1.1 慢性輕度不可預見性應激抑郁模型 慢性輕度不可預見性應激抑郁模型(CUMS)造模手段被認為是最適合人們長期遇到的壓力和挫折后導致抑郁癥的動物模型[6]，也是目前最常用的抑郁癥動物模型。在嚙齒類動物中能夠很大程度上模擬出抑郁樣癥狀[7]，如糖水偏愛程度下降(快感缺乏)，此為抑郁癥的核心癥狀。在抑郁癥的動物模型中，可體現(xiàn)抑郁的癥狀包括活動減少、焦慮、接受某種刺激時表現(xiàn)出絕望。此實驗模型的缺點為選用成年雄性C57BL/6J小鼠，該小鼠價格昂貴導致實驗成本偏高以及實驗的周期較長[8]。老鼠在經(jīng)歷噪音、強光刺激、長時間的行動限制等一系列嚴格壓力因素后，活動能力會下降。在實驗全程中應用幾種不同的壓力因子，循序隨機，使得動物無法預測刺激的發(fā)生。主要模擬了人類抑郁癥的核心癥狀——快感缺失，同時也模擬了其他嚴重抑郁癥的癥狀：運動能力和社交交流能力低下、探索行動能力低下、攻擊能力缺陷、性行為能力低下等?？沙掷m(xù)幾個月，基本符合抑郁癥模型要求，是目前國外文獻中廣泛使用的模型。

1.2 行為絕望模型 行為絕望模型簡單、快速、敏感，常用于抗抑郁藥的快速檢測。它主要包括兩種動物模型。一是大鼠和小鼠的強迫游泳：大鼠和小鼠被迫在有限的空間里游泳，它們先是拼命游泳來試圖逃跑，然后漂浮于靜止狀態(tài)，只顯漏出鼻孔來維持呼吸、偶爾有移動的成員但不沉的會被標注，身體一動不動的狀態(tài)被稱為逃跑的動物，其實是放棄希望。二是把老鼠尾巴掛在克服異常姿勢和活動的斗爭活動，但一段時間后，出現(xiàn)間歇性動彈不得，展示“絕望”的狀態(tài)，大多數(shù)抗抑郁藥物可有效縮短間歇靜止小鼠的狀態(tài)。該模型常用于抗抑郁藥物效果的初篩，抑郁癥狀可由抗抑郁藥物反轉。

1.3 獲得性無助模型 此模型建立為動物受到無法逃避的厭惡性應激刺激后，當再次刺激時產生逃避欠缺的現(xiàn)象，即表現(xiàn)獲得性無助。同時可伴有食欲下降、體重減輕、運動方面活動減少等行為的改變。此現(xiàn)象發(fā)生于動物腦內5-羥色胺能和多巴胺能神經(jīng)活動調節(jié)異常，尤其是與下丘腦5-羥色胺受體密度降低有關[9]。該模型最早是用狗建立的，近年來多采用大鼠進行研究。此模型的優(yōu)點包括將動物的認知能力和相關行為表現(xiàn)緊密聯(lián)系起來，加強了對抑郁癥癥候學[10]的了解和深入研究。除此之外也可以比較不同鼠種的逃脫行為，用于篩選易于產生抑郁癥的鼠種以及檢測易感性的抑郁基因。此模型最大的不足之處在于模型的成功建立需要強刺激因子來誘導進而引發(fā)倫理問題。同時，部分癥狀在刺激終止后持續(xù)時間太短，效果不具備可持續(xù)性。獲得性無助是一種逃避行為缺陷的現(xiàn)象，當大鼠暴露于無法控制或不可預測地厭惡刺激時，可能伴有食欲減退、體重減輕、運動活動減少、攻擊性下降等。例如，電擊，并放置在可以避免電擊的環(huán)境中。各種有效抗抑郁癥藥物和臨床治療可以扭轉“獲得性無助”現(xiàn)象。該模型對抗抑郁癥藥物高度敏感，藥理作用時間與臨床兼容。這是抑郁癥研究的理想模型，它不僅可以用于篩查抗抑郁藥物，還可以研究這些藥物的作用機制和抑郁癥的神經(jīng)生物學。

1.4 慢性中等強度應激模型 該模型是在慢性較強應激模型的基礎上改進而來。因為應激刺激過于嚴重，導致工作強度過大且不符合動物福利要求，后逐漸被更溫和的刺激所替代[11]。此模型主要的缺點是勞動強度密集、耗時過長、結果不穩(wěn)定，且不同種系的動物對刺激的敏感度不同，進而影響實驗結果。這種方法允許老鼠在適度緊張的環(huán)境中(電擊刺激足底、夜間照明、禁止投喂水和食物、經(jīng)常更換籠子喂養(yǎng)、晝夜更迭)。特點是抑郁癥，失去興趣，缺乏樂趣和變化，在某種程度上類似于日常臨床順序和精神狀態(tài)失去興趣。這是目前最流行的經(jīng)典模型之一，廣泛用于研究藥物的病理生理機制和影響機制以及各種治療抑郁癥的方法。

1.5 社會挫敗應激模型 社會挫敗應激是一種高等生物都會經(jīng)歷的慢性應激，大多數(shù)人在經(jīng)歷社會挫敗后會呈現(xiàn)情緒低落、焦慮以及逃避社交等抑郁表現(xiàn)[12]。該模型最初在1993年由Tornatzky和Miczek利用大鼠建立，他們將雄性老鼠人工結合在同一個環(huán)境中。這些雄性老鼠之間存在著“強”和“弱”的部分，當“強”老鼠的體重減少、自主權減少、HPA軸和神經(jīng)感官亢奮。他們利用一批較為強壯的成年鼠中放入入侵者，入侵者因弱小被攻擊而表現(xiàn)出屈服順從，從而逐漸建立抑郁模型，且因為該模型的癥狀是可以逆轉的，所以比較適合抗抑郁藥物的篩選。對抗抑郁藥可以用來治療抑郁癥的病理生理機制和影響機制的研究是目前更廣泛應用和研究的抑郁癥模型。但是該模型仍然存在缺點，比如該模型雌性個體僅在哺乳期有較強的攻擊性，所以難以造模成功，但是人群中女性患病率卻高于男性，所以日后抑郁模型的建立應更傾向于使用雌性動物，同時此模型造模時間過長也是值得考慮的問題。

1.6 嗅球摘除模型 嗅覺與生命活動的多種基本活動功能密切相關，主要是經(jīng)嗅上皮接受刺激，最終傳遞至嗅覺皮層，它是可以通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)影響動物的學習記憶、情緒以及睡眠等生命活動，同時還與抑郁、焦慮狀態(tài)有關，嗅球摘除常用來模擬抑郁癥癥狀。經(jīng)典的嗅球摘除術是大鼠麻醉后暴露三縫和二囟，在前囟適當位置用電動骨鉆鉆兩個2mm左右的孔，隨后利用特制的注射器搗毀嗅球并吸出。黃剛利用小鼠腦前特異性敲除PS1基因及全身敲除PS2基因的方法發(fā)現(xiàn)此法還可以加速小鼠隨年齡增長性嗅覺減弱進程，此外通過化學藥物或物理損傷嗅黏膜的方法也可以造模[13]。但是海馬區(qū)域的損傷不能通過抗抑郁藥物(氟西汀)逆轉。因此該模型被認為并不適用于抗抑郁藥的活性篩選[14]。

1.7 研究進展 在小鼠抑郁癥模型建立方面，國外的研究已經(jīng)比較成熟，并可通過多種方法建立小鼠抑郁癥的動物模型。但模型建立方法復雜、實驗周期長、難度大，且在國內少有采用。國內的模型研究起步較晚但有所突破，例如2016年上海交通大學Bio-X研究院、腦科學與技術研究中心的李衛(wèi)東團隊的博士研究生儲錫霞構建了新型抑郁癥小鼠模型[15]，該動物模型造模過程簡便，產生的抑郁相關表型穩(wěn)定，其研究采用C57BL/6J小鼠，為抑郁癥研究提供了新的重要模型動物。但此模型的C57BL/6J小鼠價格昂貴以致實驗成本高。

2 抑郁癥模型的檢驗方法

2.1 蔗糖偏好模型 這種測試方法是基于失去快感的老鼠的抑郁行為。蔗糖偏好測試是一種確定反應是否缺乏欣快感的測試。缺乏欣快感是對獎勵刺激缺乏興趣，是情緒障礙的一種表現(xiàn)，包括抑郁。蔗糖優(yōu)選實驗包括兩部分：適應性訓練部分和測試部分。訓練期間，兩瓶1%的蔗糖溶液被放入老鼠籠子24h，然后將一瓶改為凈化水24h以后。調整結束后開始24h內禁食水，隨后開始進行12h的初次測試。在實驗過程中，大鼠只能選擇兩個預先稱重的燒瓶，一個是1%蔗糖溶液，另一個是純凈水，空腹禁食。12h后，取出兩瓶稱量，記錄老鼠的液體消費、糖水消費和純凈水消費。糖水偏好指數(shù)計算公式：糖水偏好指數(shù)(%)=糖水消耗量/(糖水消耗量+純水消耗量)×100%。

2.2 強迫游泳 強迫游泳實驗是在1978年Porsolt的團隊創(chuàng)造的，研究者們常常將其應用于潛在抗抑郁藥物的基礎研究和篩選，也是評價抑郁小鼠動物模型最常用的實驗之一。將小鼠放入裝有純凈水的圓柱容器內，水深30cm，水溫(25±1)℃，強迫小鼠游泳。在強迫小鼠游泳6min后的4min內用攝像系統(tǒng)記錄不動狀態(tài)持續(xù)時間。小鼠最初表現(xiàn)為水中游動、掙扎劇烈，并嘗試逃脫，當感到不可能逃脫后停止掙扎，頭部漂浮于水面，四肢在水面或水下處于漂浮和相對靜止狀態(tài)，不動狀態(tài)是指動物放棄主動掙扎，軀體處于漂浮不扭動狀態(tài)，此時判斷為“行為絕望狀態(tài)”。此時，使用抗抑郁藥時，老鼠不移動，被動漂浮在水面上，處于微微彎曲但垂直狀態(tài)，鼻子在水面上，靜止時間較短，說明藥物的抗抑郁效果更強。

2.3 曠場實驗 曠場試驗是評價實驗動物在陌生環(huán)境中自主行為、探究行為與緊張度的一種方法，可以用跨格數(shù)和中央?yún)^(qū)域運動時間、理毛數(shù)、站立數(shù)作為觀察指標。測試小鼠自發(fā)活動行為和探索行為的行為學實驗方法。基于小鼠有害怕空曠場地的特性，其活動具有一定局限性，趨利避害。另外，小鼠對于新地方有一定的好奇心，其活動范圍可以擴大到陌生的中心區(qū)域。相反，若小鼠在周邊區(qū)域活動時間越長越能說明處于焦慮抑郁狀態(tài)。

2.4 懸尾實驗 懸尾實驗是一種經(jīng)典的行為絕望體驗，類似于強迫游泳體驗。老鼠的尾巴是固定的，這樣它的頭就垂下來了。在這種環(huán)境下，老鼠開始掙扎，因為沒有條件反射，試圖擺脫這種困難的情況。一段時間后，老鼠疲憊掙扎著，表現(xiàn)出一種相對靜止的狀態(tài)，間歇性不動，表現(xiàn)出一種“行為絕望”的狀態(tài)。此外，它對大多數(shù)抗抑郁藥敏感，其療效與臨床療效密切相關，因此被廣泛應用于抗抑郁藥的初級選擇。

3 展望

當前國內對于小鼠抑郁模型的建立研究較少，對于此模型穩(wěn)定的建立仍有研究和發(fā)展的空間。因此探究其模型建立的最適條件也十分重要，然而，抑郁癥的發(fā)病機制非常復雜和不確定。主導假說主要包括單胺假說、神經(jīng)內分泌假說、神經(jīng)營養(yǎng)因子假說、表觀遺傳假說等，其中5-羥色胺單胺假說是最深入的研究，其次是最新的神經(jīng)營養(yǎng)因子假說。單胺假說表明，血清素和多巴胺等單胺神經(jīng)遞質的含量降低，會引起中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能失調，如睡眠不足、體溫失調、情緒失落等。而單胺假說中5-羥色胺功能低下又被公認為是抑郁癥的生物學基礎，動物實驗和臨床數(shù)據(jù)均表明抑郁癥下5-羥色胺含量降低[16],但是還有哪些指標更能反映抑郁情況，還有待考量。不同的抑郁動物模型適用于不同的研究方向，研究人員需要根據(jù)自己的研究目的擇優(yōu)選擇，用適當?shù)膶嶒炛笜藖泶_定動物模型是否成功，并且及時監(jiān)測實驗動物是否抑郁[17]。建立有效的小鼠抑郁模型可以縮短有關的實驗周期、減少實驗成本、降低實驗技術難度和提高抑郁模型的成功率，為日后實驗工作者在研究抑郁相關實驗時提供可行性高的實驗技術支持。