社會挫敗動物模型研究進展

王靜茹曾貴榮常露露姜 寧朱 薔劉頂鼎*林新文

(1. 貴州中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院,貴陽 550025;2.湖南省藥物安全評價研究中心＆新藥藥效與安全性評價湖南省重點實驗室,長沙 410331;3.中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院藥用植物研究所藥理毒理研究中心,北京 100193;4.湖南省藥品審核查驗中心,長沙 410001)

隨著生活節(jié)奏的加快,社會壓力也隨之而來,逐漸出現(xiàn)抑郁、焦慮等因社會挫敗而引起的疾病。社會挫敗應(yīng)激是以物種間的從屬關(guān)系為基礎(chǔ)的社會應(yīng)激方式,使挫敗動物產(chǎn)生情感和精神壓力,從而引發(fā)一系列疾病,這些疾病主要有社交逃避、情緒低落、焦躁、快感缺失、認知功能降低等特征[1-2]。社會挫敗的發(fā)生嚴重影響患者的工作與生活質(zhì)量,給家庭及社會帶來沉重的負擔(dān)。 通過對社會挫敗動物模型文獻研究發(fā)現(xiàn),雖造模方式有多種,但無統(tǒng)一標準。 其行為檢測可使用高架十字迷宮測試,懸尾測試和強迫游泳測試等一系列行為學(xué)方法[3]。目前,社會挫敗發(fā)生機制尚不明確,治療藥物研究較少,因此進一步研究社會挫敗動物模型及其發(fā)病機制,對開發(fā)新的治療途徑和方法具有重要意義。本文通過總結(jié)社會挫敗動物模型及其發(fā)病機制的研究現(xiàn)狀,為開發(fā)抗社會挫敗藥物提供可供參考的動物模型。

1 社會挫敗動物模型

1.1 慢性社會挫敗模型

慢性社會挫敗動物模型最初是由Tornatzky 和Miczek 在大鼠中建立[4]。 在此基礎(chǔ)上對其改造,過程如下:以小鼠為實驗對象,選取一批月齡、體重較大的具有攻擊性的小鼠用于造模。 社會挫敗動物模型刺激主要分為兩個階段:第一階段,實驗鼠C57BL/6J 進入CD1 小鼠的領(lǐng)地,被連續(xù)攻擊5 ～10 min;第二階段對小鼠進行24 h 的感官接觸,慢性應(yīng)激過程連續(xù)應(yīng)激10 d。 其詳細過程為:每天將C57BL/6J 小鼠放入陌生CD1 小鼠的飼養(yǎng)籠中,發(fā)生攻擊行為后,將C57BL/6J 小鼠繼續(xù)暴露于CD1小鼠5 min(第一階段);隨后將C57BL/6J 小鼠與CD1 小鼠用金屬孔板隔開,使2 只小鼠保持視覺、嗅覺等的接觸(第二階段)[5]。

造模完成后對小鼠進行行為學(xué)評價,通過對小鼠進行社交回避測試發(fā)現(xiàn)應(yīng)激后小鼠的社交互動行為減少[6]。 在新穎物體測試、Y 迷宮測試、社會交互測試過程中應(yīng)激小鼠的學(xué)習(xí)記憶力降低、焦慮水平顯著提高[7]。 強迫游泳測試中,應(yīng)激小鼠不運動時間明顯增加[5]。 以上行為學(xué)實驗表明,慢性社會挫敗模型適用于社會挫敗的造模。

動物模型所存在的一些問題主要表現(xiàn)在造模成功率以及檢驗效能上[4]。 本類模型造模簡單,造模周期短,且造模成功率高;同時該模型普遍用于雄性小鼠的造模,所選用的攻擊小鼠大多為體重較大具有攻擊性的雄性小鼠,雌性小鼠往往不具有較大的攻擊性,在使用雌性小鼠造模時會導(dǎo)致造模成功率下降。 有研究發(fā)現(xiàn)慢性社會挫敗模型在造模

成功后會發(fā)生慢性逆轉(zhuǎn)現(xiàn)象[8]。

1.2 母子分離模型

選擇健康的孕鼠為研究對象,仔細照料每只孕鼠直至其生產(chǎn)。 將新生幼鼠按照母子分離模型的標準進行造模,在小鼠出生后第3 天開始,使其與母鼠分籠處理3 h,直至出生后第22 天幼鼠斷奶。 具體步驟如下:每天早上8:00 起,將每只母鼠從鼠籠中拿出,并將每只母鼠單獨放置在另外一個鼠籠,只留幼鼠在原本的鼠籠中,3 h 后(即11:00)再次將每只母鼠與其各自幼鼠合籠。 在幼鼠斷奶后,挑選健康雄性幼鼠,將其分籠飼養(yǎng)至10 周齡[9-11]。

對小鼠進行Morris 水迷宮測試,發(fā)現(xiàn)小鼠目標象限停留時間和穿越平臺次數(shù)減少,表現(xiàn)出小鼠認知功能障礙[12]。 在強迫游泳測試中,小鼠不運動時間顯著增加;高架十字迷宮測試發(fā)現(xiàn)應(yīng)激小鼠焦慮水平明顯增加[13]。 降壓回避測試發(fā)現(xiàn)應(yīng)激小鼠出現(xiàn)短期記憶損傷[14]。 由此推斷,該類模型適合社會挫敗模型造模。

該模型為生命早期的一種應(yīng)激反應(yīng),常用于神經(jīng)精神類疾病致病機理的應(yīng)用研究,如社會挫敗[15]、精神分裂[16]、抑郁癥[17]等的機制研究。 造模過程簡單、易于操作,但應(yīng)用局限,只適用于新生幼年小鼠的造模。

1.3 慢性束縛模型

選用SPF 級的小鼠,將小鼠放置與其身材相近的束縛器中,每天固定時間段應(yīng)激2 h,持續(xù)應(yīng)激

14 d[18]。

造模結(jié)束后對小鼠進行行為學(xué)評價,通過對小鼠糖水偏好測試和懸尾測試發(fā)現(xiàn):應(yīng)激小鼠糖水偏愛分數(shù)下降,不動時間延長[19-20];曠場實驗測試顯示,應(yīng)激小鼠自發(fā)活動路程明顯縮短,誘導(dǎo)焦慮樣行為[21];明暗箱實驗測試發(fā)現(xiàn)應(yīng)激小鼠明箱停留時間減少,明暗箱穿梭次數(shù)顯著降低[22]。 綜上所述,慢性束縛模型適用于社會挫敗的造模。

該模型造模簡單、造模周期短,雌性及雄性小鼠均適用。 但該模型造模過程較為單一,小鼠易產(chǎn)生適應(yīng)性[23]。

1.4 足底電擊模型

以小鼠為實驗對象,將小鼠放置于電擊箱內(nèi)給予不可預(yù)知性的電擊刺激20 min。 在造模過程中,小鼠對電擊刺激不可逃避,每天相同時間段對小鼠進行刺激,持續(xù)14 d[15]。

通過對造模成功后小鼠進行高架十字迷宮測試行為學(xué)評價發(fā)現(xiàn),小鼠焦慮行為明顯[24]。 明暗箱測試發(fā)現(xiàn)應(yīng)激小鼠暴露在光照下的時間減少,表明小鼠焦慮增加[25],在強迫游泳測試和Morris 水迷宮測試中,應(yīng)激小鼠靜止時間延長,尋找平臺的潛伏期和游泳強度顯著延長,表現(xiàn)出類似抑郁樣行為、空間學(xué)習(xí)能力損害[26]。 因此,足底電擊模型致抑郁、焦慮樣行為,可作為社會挫敗模型的一種。

該類模型使用范圍較廣,主要用于社會挫敗等神經(jīng)精神疾病的造模[27]。 且造模過程簡單。 但在應(yīng)用于社會挫敗造模時,應(yīng)注意造模時長的選擇[28],以免其他疾病的發(fā)生。

1.5 孤養(yǎng)模型

將斷奶后的新生小鼠單只單籠隔離飼養(yǎng)于安靜的環(huán)境中,飼養(yǎng)4～6 周[29]。

造模結(jié)束后,采用高架十字迷宮實驗、小鼠暗箱實驗、小鼠孔板實驗、隔離小鼠攻擊實驗對小鼠的焦慮行為進行行為學(xué)評價,發(fā)現(xiàn)小鼠具有明顯焦慮樣行為[30]。 小鼠造模成功后其行為學(xué)主要表現(xiàn)為焦慮不安、恐懼、易激惹、攻擊性強等特點[31],根據(jù)以上行為學(xué)表明該模型適用于社會挫敗的造模。

孤養(yǎng)模型用于社會挫敗等神經(jīng)精神類疾病造模時常與其他應(yīng)激模型配合使用,如:慢性溫和不可預(yù)見性刺激模型,可使其效果更加顯著[32-34]。 有研究發(fā)現(xiàn),幼年孤養(yǎng)的小鼠再次回歸社會后,其社會障礙并沒有減輕,說明孤養(yǎng)模型不會產(chǎn)生逆轉(zhuǎn),會產(chǎn)生永久的行為缺陷[15],且該類模型造模簡單,雄性、雌性小鼠均適用。

綜上所述,社會挫敗動物模型有慢性社會挫敗模型、母子分離模型、慢性束縛模型、足底電擊模型、孤養(yǎng)模型等。

2 發(fā)病機制

社會挫敗應(yīng)激會顯著影響嚙齒動物大腦以及形態(tài)學(xué)的改變,近幾年研究發(fā)現(xiàn)主要與海馬區(qū)(hippocampus, Hip)、 中 央 杏 仁 核 區(qū)( central amygdala,CeA)、前皮質(zhì)額葉區(qū)(prefrontal cortex,PFC)等腦區(qū)中的蛋白質(zhì)、神經(jīng)因子及神經(jīng)通路等有關(guān)[35]。

組蛋白是真核生物體細胞染色質(zhì)與原核細胞中的堿性蛋白質(zhì),具有基因調(diào)控作用。 有研究發(fā)現(xiàn),組蛋白的表觀遺傳修飾在腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic,BDNF)的轉(zhuǎn)錄中起著至關(guān)重要的作用[36]。 研究者通過表觀遺傳調(diào)控N-甲基-D 天冬氨酸(N-Methyl-D-aspartic acid,NMDA)受體亞基的表達進行蛋氨酸介導(dǎo)抵御慢性社會挫敗壓力的能力研究時發(fā)現(xiàn):蛋氨酸通過一種涉及組蛋白甲基化的表觀遺傳機制而發(fā)揮抗抑郁樣作用[37]。由此,表明組蛋白甲基化與社會挫敗有關(guān)。 同時,研究發(fā)現(xiàn)社會挫敗還與色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)[38]、骨形態(tài)發(fā)生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)[39]等有關(guān)。

小鼠海馬區(qū)BDNF 對社會挫敗長期神經(jīng)和行為可塑性方面有著重要的作用[40],且BDNF 在中腦邊緣多巴胺通路中是社會挫敗產(chǎn)生的一個關(guān)鍵中介[41]。 研究表明,應(yīng)激后小鼠海馬區(qū)BDNF 水平顯著降低[42]。 給予小鼠抗抑郁藥物,使BDNF 的水平提高,降低了應(yīng)激小鼠的敏感性[43]。 同時,有研究者發(fā)現(xiàn)應(yīng)激后小鼠BDNF 下調(diào)的原因主要與BDNF啟動子位點抑制性組蛋白H3 第27 位賴氨酸甲基化有關(guān)[41],具體改變機制還有待研究。

神經(jīng)通路在調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)以及神經(jīng)因子方面具有重要作用。 慢性社會挫敗應(yīng)激影響γ-氨基丁酸B 型 受 體(γ-aminobutyric acid type B receptor,GABABR)通路的表達,導(dǎo)致GB2蛋白上調(diào)[44]。 同時,研究表明Wnt 信號通路異常會導(dǎo)致抑郁樣行為,調(diào)節(jié)Wnt 信號通路會使小鼠抑郁樣行為減輕[40]。 此外,研究者發(fā)現(xiàn)社會挫敗與蛋白激酶/cAMP 反應(yīng)原件結(jié)合蛋白[45]、糖原合成激酶3β[46]等信號通路有關(guān)。

綜上所述,研究表明社會挫敗與組蛋白甲基化、BNDF 調(diào)控以及GABABR 通路的表達等有關(guān)。此外,研究發(fā)現(xiàn)腸腦軸[47]、小膠質(zhì)細胞[48]等在社會挫敗中也發(fā)揮了不可忽視的作用。

3 問題與展望

目前,神經(jīng)精神類疾病已成為一大研究熱點,但對社會挫敗動物模型、發(fā)病機制及抗社會挫敗藥物的研究國內(nèi)外相對較少。 通過對近年來社會挫敗動物模型及發(fā)病機制文獻研究發(fā)現(xiàn),主要存在以下問題:社會挫敗的病因復(fù)雜、發(fā)病機制尚未完全闡明,因此,模型不能完全根據(jù)其發(fā)病因素造模;社會挫敗動物模型類型較多,但目前尚無公認的社會挫敗動物模型。 因此,在未來的研究中,一方面要注重對社會挫敗動物模型的研究;另一方面要進一步深入探討社會挫敗的發(fā)病機制,為抗社會挫敗藥物的研究提供理論依據(jù)。