應激動物模型的研究進展

呂文婷+吳華麗+裴思然+尚靖

摘要：應激動物模型已經(jīng)成為在醫(yī)學領域中廣泛應用手段，尤其在抑郁癥等精神疾病當中，應激模型是主要造模手段。目前存在多種抑郁造模方法，且每種造模方法對動物的影響存在差異，有些造模方法不能夠完全反映人類抑郁癥的發(fā)病原因，因此建立一種合適的應激抑郁模型十分重要。對常用的應激抑郁模型進行了綜述。

關(guān)鍵詞：束縛應激；CUMS；孤養(yǎng)；社交失敗

中圖分類號：R318 文獻標識碼：B 文章編號：1007-273X（2016）06-0012-03

應激（Stress）是指機體在受到強烈的內(nèi)外環(huán)境因素的刺激時所出現(xiàn)的非特異性全身反應。應激和許多疾病之間有著密切的聯(lián)系。社會應激能夠引起許多精神和行為障礙性疾病，包括焦慮、抑郁、物質(zhì)濫用、性功能下降等。

隨著應激與疾病的關(guān)系越來越被人們所重視，應激動物模型的建立已經(jīng)成為在醫(yī)學領域中廣泛涉及的實驗手段[1]。其中，在抑郁癥研究當中最為常用的模型是束縛應激、慢性不可預見性刺激（CUMS）模型、孤養(yǎng)（Social isolation）模型和社交失敗應激（Repeated social defeated，RSD）模型等。下面對常用應激模型進行了介紹。

1 束縛應激模型

1.1 模型簡介

束縛應激是一種非損傷性刺激，屬于心理應激模型范疇。早期人們利用軟帶捆綁動物四肢，也將動物頭部進行固定，通過這種方式來進行束縛應激造模。但是，這種方式只制造了最純粹的挫折應激，并且剝奪了動物活動的自由。目前常用的束縛應激造模方式是將動物置于自制的圓柱形筒內(nèi)，筒身上鉆有若干小孔以便動物呼吸，筒底部鋪有襯布以便吸收動物的排泄物。這種方式既能將動物束縛于固定物中，產(chǎn)生束縛刺激的作用，同時也滿足動物擁有一定的自由空間。根據(jù)束縛刺激的時間長短，束縛應激可分為急性和慢性束縛應激。急性束縛應激是指只給與動物一次束縛應激，且束縛時間較短（幾十分鐘到幾小時），慢性束縛應激是指在一段時間內(nèi)，每天定時給與動物一定時間的束縛刺激。

此外，也有束縛應激和其他應激方式相結(jié)合的作法，稱為復合束縛應激。如束縛應激和冰冷應激、浸水應激相結(jié)合。復合束縛應激模型常被用來模擬一種以上刺激因素誘發(fā)的心理應激反應。Filaretova等[2]將雄性成年Wistar大鼠固定在支架板上并放入室溫為4℃的室內(nèi)3 h，建立了復合束縛應激動物模型。結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著應激時程的進行，復合束縛應激動物胃黏膜組織較單純束縛組損傷明顯加重，表明寒冷環(huán)境能夠加劇心理應激對消化系統(tǒng)的損傷。

1.2 束縛應激對動物的影響及應用

Sung等[3]采用大鼠束縛應激模型，通過18FDG micro PET研究應激大鼠腦葡萄糖代謝的變化，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應激大鼠下丘腦、內(nèi)嗅皮層和梨狀皮層代謝增高，而背側(cè)海馬、丘腦、感覺/運動皮層、紋狀體、上丘和小腦代謝降低。而在Pruessner等研究中下丘腦代謝是降低的[4]。研究人員分析，這可能是由于兩個試驗中應激原的強度不同而導致的。

HPA軸（下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)軸）是人體的重要內(nèi)分泌應激系統(tǒng)，大腦通過控制HPA軸活動影響機體在應激情境中皮質(zhì)醇的分泌，同時皮質(zhì)醇分泌對大腦也具有負反饋作用。海馬結(jié)構(gòu)中富含糖皮質(zhì)激素受體（GR），因此應激可通過糖皮質(zhì)激素（GC）導致一系列神經(jīng)性可塑性調(diào)節(jié)從而造成海馬損害[5]。Gdek-Michalska等[6]發(fā)現(xiàn)束縛應激造模的抑郁癥大鼠前額葉皮質(zhì)和海馬中糖皮質(zhì)激素受體（GR）表達量顯著下降，下丘腦中鹽皮質(zhì)激素受體 （MR） 水平提高。

2 慢性不可預見性刺激模型（CUMS）模型

2.1 模型簡介

在抑郁癥研究中，CUMS是最被廣泛接受的抑郁動物模型。CUMS是指將多種不同的應激因素（通常包括束縛、夾尾、禁食禁水、明暗顛倒等）每天隨機1種，連續(xù)21 d，其應激因素種類繁多，具有多變性、隨機性，可防止動物產(chǎn)生適應性。但其對動物軀體的機械刺激較明顯，偏重軀體應激范疇[7]。

2.2 CUMS對動物的影響及應用

研究發(fā)現(xiàn)CUMS可導致多個腦區(qū)結(jié)構(gòu)變化或功能異常，如海馬、杏仁核、前額葉、下丘腦、腦干等。Luo等[8]發(fā)現(xiàn)海馬中5-HT和神經(jīng)肽Y（NKY）的含量下降可能與CUMS引起的抑郁癥狀有關(guān)。Zhang等[9]發(fā)現(xiàn) CUMS造模的抑郁癥大鼠的外側(cè)杏仁核（Lateral amygdala ，LA）超微結(jié)構(gòu)改變，棘突觸數(shù)量減少、密度降低、厚度變薄。LA中與突觸形成有關(guān)的物質(zhì)，如腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子 （BDNF）、 PSD-95 、突觸素等的表達量顯著降低。王海濤等[10]采用慢性不可預見性溫和應激（CUMS）方法建立抑郁Wistar大鼠模型，利用免疫印跡方法（Western blot）檢測pMAP-2（磷酸化的微管相關(guān)蛋白-2）變化。發(fā)現(xiàn)模型組大鼠杏仁核組織中MAP-2磷酸化增高（P<0.05）。MAP-2是目前研究最為廣泛的微管相關(guān)蛋白，參與神經(jīng)元突起生長和突觸可塑性過程，在神經(jīng)發(fā)育和神經(jīng)可塑性過程中發(fā)揮重要作用。MAP-2磷酸化后，MAP-2與微管解離，微管更動態(tài)，神經(jīng)可塑性增強。Mao等[11]利用免疫分析和ELASA技術(shù)，研究了CUMS造模的SD大鼠海馬和前額葉皮質(zhì)中5-HT和BDNF含量的變化。發(fā)現(xiàn)模型組與正常組相比，海馬和前額葉皮質(zhì)中5-HT和BDNF含量顯著下降（P<0.01）。Xi等[12]利用磁共振成象（MRI）和磁共振波譜學（MRS）技術(shù)，研究了CUMS造模的抑郁癥大鼠海馬體積和神經(jīng)生化改變， 1H-MRS發(fā)現(xiàn)CUMS 能夠使大鼠海馬中N-乙酰天冬氨酸（NAA）含量下降，但對左側(cè)和右側(cè)的海馬體積無影響。Hu等[13]制造了CUMS大鼠抑郁模型，利用18FDG Micro PET方法檢測腦部糖代謝，發(fā)現(xiàn)CUMS 制造大鼠抑郁模型4周后，左側(cè)聽覺皮層激活，左側(cè)梨狀皮層、左側(cè)下丘、隔核和導水管周圍灰質(zhì)活動減弱，腦部變化具有不對稱性，左半球變化更明顯。證明這些腦區(qū)跟機體對應激的調(diào)節(jié)作用有關(guān)。但Lin等[14]發(fā)現(xiàn)CUMS造模的大鼠大腦右半球糖代謝加強。

3 其他應激模型

3.1 行為絕望模型

行為絕望試驗指強迫游泳試驗（FST）。FST最早由Porsolt描述，也稱Porsolt試驗15。傳統(tǒng)FST將大鼠置于水深15～18 cm的圓柱形透明容器中，進行15 min“前游泳”。“前游泳”對大鼠而言是一種不可逃避的應激，造成“抑郁反應”。然后將大鼠從泳池中取出、烘干，進行干預（藥物或者治療），干預后放回籠中飼養(yǎng)。“前游泳”應激24 h后，將大鼠再次置于泳池中，進行5 min“測試游泳”并錄像，測評大鼠游泳行為與不動行為，分析干預措施對大鼠行為的影響，推測其抗抑郁活性[15]。FST的優(yōu)勢在于它造模方法簡單，且大鼠遭受強迫游泳應激后產(chǎn)生的不動行為對抗抑郁藥物敏感，為研究抗抑郁藥物提供了一個很好的工具。

但FST假陰性或假陽性率高，因此只能為抗抑郁藥試驗提供參考，不能作為判定標準。

3.2 社交應激模型

人長期處于社交壓力的影響下會產(chǎn)生興趣缺失、焦慮等行為學的改變。同樣，動物多次暴露于社交壓力中也會產(chǎn)生同樣的行為學改變。文獻中報導過的社交應激模型有孤養(yǎng)模型、社交失敗模型等。

3.2.1 孤養(yǎng)模型 孤養(yǎng)動物模型指動物斷奶后單只單籠隔離飼養(yǎng)于安靜環(huán)境中，飼養(yǎng)時間一般為4～6周。孤養(yǎng)效應在天生喜歡群居的動物更明顯，故應用嚙齒類動物研究較多。孤養(yǎng)模型經(jīng)常與其他應激模型配合使用，如CUMS模型。

大量研究發(fā)現(xiàn)，孤養(yǎng)動物模型有神經(jīng)、內(nèi)分泌、免疫等多個系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能的病理變化。所以孤養(yǎng)動物模型可以模擬人類的精神障礙疾患，對孤養(yǎng)動物模型的研究有望闡明人類焦慮、抑郁、精神分裂等精神疾病的機制。此外，研究發(fā)現(xiàn)幼年孤養(yǎng)的動物成年后重新回歸社會沒有減輕其行為障礙[16]，表明孤養(yǎng)能夠使動物產(chǎn)生永久的行為缺陷。

3.2.2 社交失敗模型 RSD模型在小鼠上應用最為常見，有時也用大鼠。造模過程是將體形大，攻擊性強的小鼠（通常是CD1小鼠）和試驗組小鼠放在一起，引起攻擊性CD1小鼠攻擊試驗組小鼠。幾分鐘后，用帶孔的透明塑料板將它們分開并相處過夜。塑料板的作用是使試驗組小鼠不能接觸攻擊性CD1小鼠，但可以看到攻擊性CD1小鼠并能聞到其氣味。以上試驗過程重復5～10 d。此種應激方式將小鼠重復地暴露在社交失敗的壓力下，能夠引起明顯的以興趣缺乏、焦慮和社交回避行為為特點的抑郁癥樣表現(xiàn)[17]。

Watt等[18]利用3周齡的雄性SD大鼠建立了RSD模型，發(fā)現(xiàn)RSD模型組大鼠成年后會出現(xiàn)焦慮癥狀，且多個腦區(qū)的單胺類神經(jīng)遞質(zhì)含量發(fā)生變化。Novick等[19]發(fā)現(xiàn)RSD應激大鼠成年后出現(xiàn)空間記憶障礙，在T迷宮試驗和八臂迷宮試驗中錯誤率增加。

3.2.3 其他 除孤養(yǎng)和RSD模型外，還有母子分離模型、旁觀電擊模型等社交應激模型。Dou等[20]給一組大鼠實施足底電擊，同時讓另一組大鼠在旁邊觀看。由此制造大鼠的心理應激模型。觀看電擊的大鼠雖然沒有受到軀體刺激，但同樣引起了抑郁樣癥狀。這種應激方式引起了大腦海馬區(qū)鋅含量發(fā)生變化，包括鋅總量下降和游離鋅離子含量增加。

4 各種應激動物模型之間的比較

研究發(fā)現(xiàn)，不同應激模型對動物神經(jīng)、免疫、內(nèi)分泌方面的影響不同。李琦等[21]發(fā)現(xiàn)CRS和CUMS對大鼠海馬CA3區(qū)的熱休克蛋白70（HSP70）表達的影響不同，CRS大鼠的HSP70表達量比CUMS大鼠更高，且海馬CA3區(qū)的損傷比CUMS大鼠更明顯。廖莎等[22]發(fā)現(xiàn)CRS能夠引起小鼠胸腺指數(shù)和脾指數(shù)下降，而CUMS對小鼠胸腺指數(shù)和脾指數(shù)無明顯影響。鄭興宇等[23]采用NMR代謝組學技術(shù)，對慢性輕度不可預見性刺激激抑郁模型（CUMS）與慢性束縛應激抑郁模型（CRS）大鼠尿液進行NMR數(shù)據(jù)分析，表明CUMS組各樣品散點比較集中，CRS組點較分散，說明CUMS造模更加穩(wěn)定。

5 展望

目前用于精神疾病的應激模型種類很多，這些模型在疾病機制研究和藥物開發(fā)中發(fā)揮了重要作用。但目前的應激模型存在很多問題，一方面造模方式和人類精神疾病的發(fā)病原因還是有很大的不同，無法完全模擬人類疾病的病因；另一方面，造模方法很多，且選擇不同造模方法，得到的效果也不完全相同，因此不同的造模方法可能帶來不同的研究結(jié)果。因此，創(chuàng)造一種更為貼近人類精神疾病發(fā)病原因的應激模型十分重要，希望未來的研究者能夠設計出更為理想的應激動物模型。

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