慢性束縛應激模型對小鼠社交行為的影響

高 杰，張 楠，宋銘晶，孫秀萍

(北京協和醫學院比較醫學中心,中國醫學科學院北京協和醫學院實驗動物研究所,

衛生部人類疾病比較醫學重點實驗室,國家中醫藥管理局人類動物模型三級實驗室,北京 100021)

研究報告

慢性束縛應激模型對小鼠社交行為的影響

高 杰1，張 楠1，宋銘晶1，孫秀萍1

(北京協和醫學院比較醫學中心,中國醫學科學院北京協和醫學院實驗動物研究所,

衛生部人類疾病比較醫學重點實驗室,國家中醫藥管理局人類動物模型三級實驗室,北京 100021)

目的 探討慢性束縛應激模型對小鼠社交行為的影響,為應激所致抑郁模型的社會行為學評價方法提供數據支撐。方法 采用慢性束縛加孤養方法建立應激所致抑郁模型,模型組每日束縛4 h(10:00～14:00),連續進行35 d,單籠飼養。應用糖水偏愛測試確定模型成功,應用社會趨避實驗評價慢性束縛應激所致抑郁模型對小鼠社交行為的影響。結果 糖水偏愛實驗結果顯示,慢性束縛組糖水偏愛指數明顯下降,與正常組比較具有顯著性差異(P＜0.01)。社會趨避實驗結果顯示,正常組對刺激鼠籠的嗅聞時間及頻次多于空鼠籠,并具有顯著性差異(P＜0.05,P＜0.01);慢性束縛組對刺激鼠籠和空鼠籠的嗅聞時間及頻次相比,無顯著性差異。慢性束縛組嗅聞刺激鼠籠時間及頻次明顯少于正常組,二者相比具有顯著性差異(P＜0.05,P＜0.01)。慢性束縛組動物第一次嗅聞刺激鼠籠的潛伏期明顯比正常組長,二者相比具有極顯著性差異(P＜0.01)。慢性束縛組對刺激鼠籠的偏好指數明顯小于正常組,二者具有極顯著性差異(P＜0.01)。結論 慢性束縛應激小鼠社交回避的行為學表現,為應激所致抑郁模型社會行為學評價體系的建立提供數據支撐。

慢性束縛;應激;社交行為,小鼠

抑郁癥是一種以顯著而持久的興趣缺失、心境低落為主要特征的慢性、反復發作性精神障礙[1]。應激生活事件是抑郁癥發生的重要始動因素,因此應激動物模型在抑郁癥的病理生理機制研究及抗抑郁藥物篩選等方面發揮著重要作用[2]。表觀效度,即應激動物模型癥狀學(或行為學)表現和抑郁癥臨床表現的相似性是抑郁癥動物模型的必備要素之一[3]。目前,雖有興趣缺失和行為絕望等經典行為學評價指標,但并未形成應激抑郁癥動物模型行為學評價的標準體系。抑郁癥臨床表現的多樣性,使應激抑郁癥動物模型的行為學評價方法正逐漸多樣化,并開始形成二維化評價方法[4]。近些年來,人們發現應激抑郁癥動物模型的社會能力尤其是社交能力下降,如社會失敗等抑郁模型出現動物社交回避或缺乏,抗抑郁藥物可以逆轉應激所致的社會行為改變[5]。本文采用慢性束縛加孤養方法制成應激抑郁模型,觀察其對小鼠社交行為的影響,以期為應激抑郁模型的社會行為學評價方法提供數據支撐。

1 材料和方法

1.1 動物

C57BL/6J雄性小鼠,SPF級,體重25 g。由北京華阜康生物科技股份有限公司提供【SCXK(京) 2014-0004】。實驗在中國醫學科學院醫學實驗動物研究所行為學實驗室進行【SYXK(京)2014-0029】。動物自由進食進水,室內溫度:23℃～25℃,相對濕度:(55±10)%。維持12 h光照/12 h黑暗的晝夜節律。動物適應環境一周進行實驗。

1.2 儀器

動物行為學視頻跟蹤系統(Noldus Information Technology,EthoVision XT,The Netherlands))

1.3 實驗方法

動物隨機分為正常組和慢性束縛加孤養組,每組10只。模型組動物單籠飼養,慢性束縛方法參照文獻[6],將動物置于50 mL離心管(離心管上烙制直徑2 mm小孔數十個,用于通風),每日束縛4 h (10:00～14:00),連續進行35 d。正常組動物5只/籠,不給予任何干預,放置在另一房間。造模結束,進行糖水偏愛測試和社會趨避實驗。

1.3.1 糖水偏愛測試

根據文獻報道[7],糖水偏愛測試方法分為訓練期和測試期。訓練期內,使動物適應蔗糖飲水,第一個24 h,給予動物兩瓶1%蔗糖水,第二個24 h,給予動物一瓶1%蔗糖水,一瓶純水。測試前不禁食禁水,測試期,同樣給予動物一瓶1%蔗糖水,一瓶純水,測試時間為15 h。為避免位置偏愛影響因素,測試中間,將兩瓶位置互換。測試結束,計算糖水偏愛指數(糖水偏愛指數=糖水消耗/總液體消耗×100%)。

1.3.2 社會趨避實驗

動物在測試房間適應1 h后,進行社會趨避實驗。根據文獻[8],首先將動物置于50×50×50 cm的方形敞箱中,自由適應5 min。測試時,在敞箱的一個角落放置一空鼠籠,其對角角落放置一相同鼠籠,鼠籠內放置一只刺激鼠(stranger)。鼠籠上有圓孔,實驗鼠和刺激鼠可以通過嗅覺接觸。將實驗鼠放入敞箱,應用EthoVision XT行為軌跡跟蹤系統,記錄10 min內實驗鼠接觸空鼠籠和刺激鼠籠的時間、頻次及第一次接觸鼠籠的潛伏期。實驗結束,將實驗鼠取出,歸籠。偏好指數(preference index) =實驗鼠接觸刺激鼠籠時間/接觸空鼠籠時間。接觸行為表現為主動嗅聞(sniffing),定義為實驗鼠的鼻尖距離鼠籠2 cm以內范圍。

1.4 統計學處理

實驗結果以均數±標準誤(mean±SEM)表示。采用SPSS 20.0統計軟件進行分析。采用單樣本KS檢驗進行正態分布檢驗,正態分布數據采用獨立樣本T檢。P＜0.05為有統計學意義。

2 結果

2.1 慢性束縛模型對小鼠糖水偏愛測試的影響

如圖1所示,慢性束縛模型組糖水偏愛指數下降,與正常組比較,具有極顯著性差異(P＜0.01)。

2.2 慢性束縛模型對小鼠社交行為的影響

如圖2A和2B所示,慢性束縛組和正常組動物的運動路程和運動速度無顯著性差異,即慢性束縛加孤養的應激因素對動物的運動能力未產生影響。如圖2C和2D所示,正常組對刺激鼠籠的嗅聞時間及頻次多于空鼠籠,并具有顯著性差異;而慢性束縛組對刺激鼠籠和空鼠籠的嗅聞時間及頻次相比,無顯著性差異。慢性束縛組動物嗅聞刺激鼠籠時異(P＜0.05,P＜0.01)。如圖2E所示,慢性束縛組動物第一次嗅聞刺激鼠籠的潛伏期明顯比正常組長,二者相比具有極顯著性差異(P＜0.01)。如圖2F所示,慢性束縛組對刺激鼠籠的偏好指數明顯小于正常組,二者具有極顯著性差異(P＜0.01)。

圖1 慢性束縛模型對糖水偏愛指數的影響Note:＊＊P＜0.01,compared with the control group.Fig.1 Effect of chronic restraint stress onsucrose preference test

3 討論

間及頻次明顯少于正常組,二者相比具有顯著性差

慢性束縛是抑郁癥常用的應激模型,可操作性強,重復性好,并能夠模擬抑郁癥的核心癥狀-興趣缺失[9]。本研究從社會應激角度出發,又加入孤養的應激方法,使模型更符合抑郁癥發病的理論基礎。糖水偏愛實驗是評價興趣缺失的經典實驗。本研究結果顯示慢性束縛模型組糖水偏愛指數下降,與正常組比較,具有極顯著性差異,顯示抑郁模型成功。

圖2 慢性束縛模型對社會趨避實驗的影響Note:*P＜0.05,＊＊P＜0.01,compared with the control group;#P＜0.05,##P＜0.01,compared with empty cage.Fig.2 Effect of chronic restraint stress on sociability test

社會趨避實驗(social approach-avoidance test)是一種可操作性強的嚙齒類動物社交行為學評價方法,比較經典的是三箱社會趨避實驗方法,用兩個擋板將長方形箱體分為三箱結構,擋板上有門,供動物自由穿梭。該實驗允許受試動物對刺激鼠做出接近或逃避選擇,具有較高的敏感性。動物自由適應三箱環境后,在兩端的箱體內各放入一個鼠籠,其中一個鼠籠放入刺激鼠,另一個為空鼠籠。將受試動物放入中間箱體,兩側門打開,采集動物接觸刺激鼠和空鼠籠的時間、頻次及潛伏期等,以及動物在兩端箱體的運動路程、時間、進入頻次等,并據此描述動物的社會偏好行為。動物行為軌跡分析軟件采用頭-體-尾三點跟蹤方式,其精確程度與攝像頭和受試動物的距離有關,距離越短,跟蹤越準確。本研究根據三箱方法,略有改動。在一個方形箱體的對角角落放入兩個鼠籠,方形箱體長度是三箱結構的1/2,因此可降低攝像頭的高度,從而使動物行為軌跡分析軟件更為精確的跟蹤動物的頭-體-尾三點。

抑郁癥的臨床表現多種多樣,涉及清緒、認知及軀體癥狀等。社會能力下降是其經常伴發的癥狀之一,患者職業功能受損,不能融入社會,進一步影響其人格發展[10]。針對抑郁癥臨床表現的多樣性,應激抑郁癥動物模型行為學評價正逐漸趨向多樣化,并結合經典的評價方法,開始形成二維化評價體系。社會能力尤其是社交能力在應激抑郁癥動物模型的行為學評價正引起重視,社會趨避實驗可能與強迫游泳和懸尾實驗一樣,在應激抑郁模型行為學評價中具有同等重要的價值[4]。已有研究表明社會趨避實驗與懸尾實驗具有很好的相關性[5]。另一方面,丙咪嗪、地昔帕明等抗抑郁藥物可以明顯改善動物模型的社交能力,提示其具有良好的預測效度[11]。本研究將環境應激和社會應激因素相結合,建立慢性束縛加孤養模型,通過社會趨避實驗觀察其對社交行為的影響。結果表明,慢性束縛模型組對刺激鼠的探索時間及頻次明顯減少,探索潛伏期明顯延長,社交偏好指數明顯下降,顯示一定程度的社交回避。這與Van等人報道的單純慢性束縛即可引起小鼠社交回避的結果一致[12]。

綜上,本研究通過社會趨避實驗,發現慢性束縛加孤養應激模型出現社交回避和缺乏,為將社會趨避實驗納入應激抑郁動物模型行為學評價方法體系提供數據支撐,為應激抑郁模型標準行為學評價體系的建立奠定基礎。

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Effect of chronic restraint stress on sociability in m ice

GAO Jie1,ZHANG Nan1,SONG Ming-jing1,SUN Xiu-ping1
(Comparative Medicine Center,Peking Union Medical College(PUMC),and Institute of LaboratoryAnimal Science, Chinese Academy of Medical Sciences(CAMS);Key Laboratory of Human DiseaseComparative Medicine,Ministry of Health; Key Laboratory of Human Disease Animal Models,State Administration of Traditional Chinese Medicine,Beijing 100021,China)

Objective To investigate the effect of chronic restraint stress on sociability in mice.M ethod Chronic restraint stresswas applied to establish stress depressionmodel.Themice were individually housing and restrained for 4 h per day in a 50 mL polypropylene conical tube with ventilation holes.This daily restraint was repeated for 35 consecutive days.The sucrose preference test was applied to evaluate the model.The social approach-avoidance test was used to assess the effect of chronic restraint stress on sociability.Results The sucrose intake was significantly reduced in chronic restraint stress model compared with the control mice(P ＜0.01).The control group investigated the social stimulus(stranger cage)significantly longer than the object stimulus(empty cage),thereby demonstrating normal social preference.Themodel group showed a decrease(sniffing time and frequency)in social investigation(P＜0.05,P ＜0.01,vs the control group). The chronic restraint stress group did not demonstrate social preference.The preference index in chronic restraint stressmodel(ratio time sniffing stranger vs.empty cage)was significantly lower compared withthe controlmice(P＜0.01).Conclusion The chronic restraint stress showed social avoidance in sociability test.

Chronic restraint;Stress;Sociability;Mice

R332

A

1671-7856(2015)03-0009-04

10.3969.j.issn.1671.7856.2015.003.02

2015-03-02

北京市自然科學基金資助項目(7142105)。

高杰(1986-),男,碩士,研究方向:實驗動物學。

孫秀萍(1974-),女,助理研究員,博士,研究方向:神經精神疾病藥理及方法學。