抑郁動物模型研究進展

王文聰，趙雅蔚，何 侃*

(1.吉林大學臨床醫學院，長春 130021； 2.吉林大學基礎醫學院藥理學系，長春 130061)

抑郁表現為持續性精神低落和情緒障礙，是全世界最常見和最突出的精神障礙之一。全球因抑郁引發的殘疾所致健康壽命損失年(years lost to disability, YLD)高達7640萬，占所有疾病負擔YLD的10.3%，位居疾病負擔因素之首。全世界約有3.5億人飽受抑郁之苦，中國的發病率約為3.02%，且研究者認為受診斷方式的影響，中國人的抑郁情況遠被低估[1]。

抑郁癥與平時的情緒波動和日常生活中短暫應激造成的情緒反應不同，抑郁癥對健康狀況可造成嚴重損害，尤其是持續的中度或重度抑郁。抑郁可以削弱患者學習、工作和家庭生活的正常能力且抑郁患者常伴有高度精神痛苦。有些患者出現焦慮、失眠、食欲下降、內疚、注意力不集中等。抑郁還可以導致自殺，而抑郁所致自殺是15～29歲兒童死亡的第二大誘因[2-3]。

雖然有一系列治療選擇可用于急性抑郁癥，但仍有20%至30%的患者繼續發展為慢性抑郁癥(抑郁癥狀持續兩年或更長時間)。這些患者通常生活質量較差，更容易出現身體合并癥和功能障礙，給家人，伴侶和朋友帶來痛苦[4]。

為研究抑郁發展及機制，研究者經過不斷探索，構造了科學有效的抑郁動物模型作為抑郁基礎研究的體內研究基礎。抑郁模型動物表現出抑郁和認知功能障礙等行為學變化，能夠模擬人類抑郁癥狀。使用動物模型不僅可以規避人類抑郁研究的倫理學問題，還能獲得研究所需的足夠樣本量。因此，抑郁動物模型業已成為抑郁研究的重要工具[5-6]。本文就抑郁動物模型的實驗動物選擇、評價指標及造模方法進行簡要綜述。

1 實驗動物

嚙齒動物作為抑郁模型造模的經典動物，具有模型穩定、容易獲取、價格較低等諸多優勢，是抑郁研究主要應用的實驗動物。然而，嚙齒類動物大腦皮層結構與人類相差較大，而非人靈長類動物同人類有更近的親緣關系，腦發育也更為相似，可以更好地模擬人的認知與情感。因此非人靈長類動物也可以嘗試構建抑郁模型進行抑郁研究。根據實驗要求恰當的選擇實驗動物十分必要。以下就幾種代表性實驗動物進行介紹。

1.1 嚙齒動物

SD鼠(Sprague-Dawley),經行為學實驗后挑選獲得，其特點是較為冷靜、容易掌握、行為學表現明顯[7]。FSL鼠(Flinders sensitive line)是自SD鼠中選擇性繁殖獲得，行為學實驗中、抑郁行為更明顯[8]。LE鼠(Long Evans)和HO鼠(Holtzman)是從SD鼠獲得性無助模型(見2.1)中選出，在實驗中出現更長的逃避時間[9]。WKY鼠(Wistar-Kyoto)于1963年由 OKAMOTO K等發現，并由Paré WP驗證為一種抑郁模型實驗動物。并有研究表明WKY鼠較對照組有更高的促腎上腺皮質激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)，更易因壓力誘導出現胃潰瘍[10-12]。

1.2 非人類靈長類動物

另有研究使用獼猴作為實驗動物，在社會心理因素所致抑郁上有更出色的表現[13]。有研究發現恒河猴具有季節性情感障礙的表現(seasonal affective disorder, SAD)[14]。有研究以食蟹猴建立抑郁模型，證明抑郁可加重冠狀動脈粥樣硬化(coronary artery atherosclerosis, CAA)[15]。

1.3 其他動物

樹鼩，屬攀鼩目 (Scandentia) 樹鼩科 (Tupaiidae)，有研究認為其可作為合適的抑郁動物模型，空間學習能力和探索能力均較好[16]。

2 抑郁動物實驗模型

抑郁動物模型經過大半個世紀的探索，已經形成了多種成熟模型，可以用行為學水平、內分泌水平、社會心理水平、遺傳學水平的改變和方法進行概括[5-6,17-18]。以下介紹一些常用抑郁模型。

2.1 獲得性無助(Learned helplessness, LH)模型

將實驗動物置于相應裝置內，最初給予隨機的不可逃避的電刺激，經過一定次數后，再給予實驗動物可以逃避的電刺激，實驗動物呈現無助表現，不再逃避，因而稱獲得性無助。重點在于使實驗動物意識到刺激的不可控并產生消極情緒。證據顯示人類同樣可以呈現類似表現。研究顯示，實驗動物出現獲得性無助與去甲腎上腺素減少、腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor, BDNF)及其mRNA減少、 β鈣離子/鈣調素依賴的蛋白激酶II(β-Ca2+/calmodulin-dependent protein kinase II, β-CaMKII)下調等相關[19-21]。

2.2 慢性不可預知溫和應激(Unpredictable chronic mild stress, UCMS)模型

對小鼠施加不規律的溫和刺激，如冷熱刺激、震蕩夾尾、晝夜顛倒、禁食禁水等，使之達到抑郁狀態。并通過前文所述的實驗進行監測和評價小鼠的抑郁狀態，約數周后可以確定造模成功[17]。其機制或與腺苷酸激活蛋白激酶α(AMP-activated protein kinase α, AMPKα)滅活相關[22]。

2.3 嗅球損傷模型(Olfactory bulbectomy (OBX) model)

嗅球位于每側大腦半球前端，與海馬回、扣帶回、杏仁核、乳頭體等等結構共同構成大腦邊緣系統，邊緣系統與情緒、認知等諸多功能相關。損傷大鼠嗅球，觀察大鼠神經、內分泌等功能和行為學的改變，其改變可以模擬人類抑郁表現。其機制可能與基因表達和信號換能系統改變、血清素和5-羥吲哚乙酸(5-hydroxyindoleacetic acid, 5-HIAA)減少、神經肽Y和腎上腺素等減少相關[23-25]。

2.4 慢性可預知溫和應激(Chronic mild stress, CMS)模型

隨時間增加，逐步增加每日可預知溫和刺激時間，小鼠最終可以呈現抑郁行為、攻擊行為、海馬CA3錐形細胞損傷或萎縮、細胞凋亡、皮質類固醇水平提高等表現。其基因和蛋白質水平出現改變[26-27]。有研究顯示CMS模型中，雄鼠較雌鼠對刺激更敏感，或與睪酮水平相關[28]。

2.5 糖皮質激素/皮質酮誘導模型(Glucocorticoid/corticosterone model)

利用糖皮質激素類藥物誘導小鼠產生抑郁行為，并通過前文所述實驗進行評估。機制或與改變miRNA有關[29-30]。

2.6 社會失敗模型(Social defeat model)

同籠培養兩只大鼠或兩只小鼠，保證其中一只月齡較大，有侵略性較為好斗，后放入月齡較小的，前者攻擊傷害后者，評估后者的體重變化、精神狀態等。其快感缺乏、作息紊亂、體重下降抑郁狀態或與mRNA和蛋白質RAC1水平下降等有關[31-32]。

2.7 早期應激模型(Early life stress model)

此模型可以模擬精神疾病的發展進程。母子分離(maternal separation, MS)是在出生后一定時間將幼鼠從母親身邊分離喂養，并觀察小鼠成長過程及狀態。有研究表明其機制可能與影響HPA軸響應性、皮質酮和促腎上腺皮質激素(ACTH)減少伴有糖皮質激素受體改變、誘發5-HT變化并下調BDNF表達、改變腦內DNA甲基化等相關[33-35]。

2.8 先天獲得性無助(Congenital learned helplessness，cLH)

由對足部電刺激敏感又不能逃避的野生型SD鼠培養50代形成，在沒有暴露于不可逃避的刺激時也呈現出無助表現，其可能建立了一種先天性非無助(congenital non-helpless, cNLH)通路來抵抗不可逃避的刺激[36]。

2.9 轉基因模型

Tph1/Tph2轉基因鼠，通過色氨酸羥化酶(tryptophan hydroxylase, TPH)降低5-HT水平，產生抑郁表現。Vmat1 和Vmat2轉基因鼠，改變囊狀單胺轉運蛋白使腦內5-HT減少[17]。

2.10 妊娠期慢性應激模型

研究表明妊娠期應激可導致子代小鼠產生抑郁癥狀，構建小鼠孕期應激模型以研究對子代影響已經成為可行的研究方向。其方法與慢性不可預知溫和應激模型基本相似，通過晝夜顛倒、置于50 mL離心管內限制活動等方式使妊娠小鼠處于慢性溫和應激狀態，以達到抑郁目的，刺激持續到小鼠分娩。并應用曠場實驗、強迫游泳實驗、糖水偏好實驗等評估子代小鼠抑郁狀態。孕期抑郁影響子代的機制可能與Akt-mTOR信號相關[37]。

對于所應用的動物模型，有學者指出用以下指標評估抑郁模型的優劣，包括：表面效度(與患者顯性表現一致程度)、構成效度(概括疾病的病理學過程)、預測效度(敏感的反映藥理學和非藥理學介入對于疾病和患者狀態的效用)、一致效度(物種和品系一致)、疾病效度(病因學和生物標記一致性)。研究者可以結合這些指標對選擇的模型予以評估[17]。

3 抑郁監測和評價指標

抑郁的監測和評價指標主要通過評價實驗動物在情緒和認知、絕望行為、焦慮癥狀、快感缺乏等方面的表現。以下介紹一些常用評價指標。

3.1 條件性恐懼(Fear conditioning)實驗

將小鼠置于訓練箱內，應用約55 dB的噪聲匹配中等亮度的燈光進行刺激，使小鼠將恐懼與燈光相聯系，表現出相應恐懼行為，并可用心率等生理學指標進行監測。相較于對照組，抑郁小鼠的恐懼表現較輕。這一方法可用來衡量實驗動物的恐懼反應、記憶力和焦慮表現[38]。

3.2 強迫游泳實驗(Forced swim test, FST)

將小鼠置于裝有適量溫水的透明容器內，觀察小鼠在水中被迫游泳的狀態，并記錄小鼠停止不動的時間。抑郁小鼠可以表現出靜止時間延長。也有研究使比較小鼠在25℃溫水和19℃冷水中游泳5 min的表現，后者出現行為學改變和中縫背核血清素神經元興奮性下調[39]。

3.3 懸尾實驗(Tail suspension test, TST)

使用膠布或其他方法將小鼠的尾部固定，小鼠倒掛觀察其運動，并記錄靜止不動時間[17]。

3.4 休克逃避(Shock avoidance)實驗

單向出口裝置內，通過電極刺激鼠尾或電網刺激鼠爪，促使小鼠穿過裝置逃離刺激。刺激方法為5 s內隨機間隔100次0.6 mA電擊，記錄小鼠逃離裝置時間。對照組可立即逃離或 < 5 s，抑郁小鼠可達10～19 s，重度抑郁的可達20～30 s[17]。

3.5 高架迷宮(Elevated plus maze, EPM)實驗

用于評估焦慮癥狀。將小鼠置于有3個固定側壁和1個活動側壁的裝置內。觀察小鼠行為并記錄。非焦慮小鼠能夠通過活動側壁，焦慮小鼠則被困住[17]。

3.6 曠場實驗(Open field test, OFT)

用于評價焦慮狀態和運動功能。裝置內畫有虛擬的方格，將小鼠置于中央區，記錄小鼠穿越格子數目及對應耗時[17]。

3.7 糖水偏好實驗(Sucrose preference test)

同時給予小鼠水和適當濃度糖水，記錄小鼠對二者攝取量，記錄基線攝取量，造模后再次監測并記錄。相較于對照組，抑郁小鼠呈現對糖水的偏好程度下降或無偏好[40]。

3.8 顱內自刺激(Intracranial self-stimulation, ICSS)實驗

對小鼠特定腦區進行短暫電脈沖刺激，記錄反饋途徑的活動。抑郁小鼠較對照組反饋活動水平低[41]。

3.9 新奇抑制攝食實驗(Novelty-suppressed feeding test)

該實驗通過測量禁食小鼠在新環境中接近和食用食物的潛伏期，以進行抑郁相關評估。方法為小鼠禁食(不禁水)24 h后背對食物放進測試場，計算小鼠開始食用食物的潛伏期[37]。

對于上述實驗，需注意實驗次數及頻率。除上述實驗外，還可以不斷監測小鼠體重變化，也可以一定程度上反映小鼠的精神狀態。

4 展望

抑郁研究近年碩果頻出，抑郁機制的探索包括且不限于急慢性應激暴露、基因-環境相互作用、糖皮質激素外周作用、基因操控的基礎等諸多方面[42]。而在實驗動物模型水平，炎癥、細胞凋亡、應激信號通路、生長因子、遺傳學和表觀遺傳學、調控、環境、營養、合并癥等方面的抑郁機制的探索也有了長足進步[43-47]。

有研究將抑郁、焦慮、緊張、疲勞、困倦、絕望、快感缺乏、自殺傾向等合并為癥狀群或稱綜合征，進行臨床患者的綜合評價與研究[48]。動物模型中同樣存在類似上述癥狀且合并出現?；蛱崾驹趧游锬Ｐ退竭M行癥狀群的研究。

WHO2017年報告顯示，相較男性，女性更容易罹患抑郁癥。而在實驗動物水平，也有研究報告性別差異在抑郁行為、表現水平、敏感程度上存在差異。臨床研究和動物模型研究都應進一步探討性別差異的原因和機制，二者或可構成聯系以實現多水平多角度的探索[3,49]。產前應激可以導致子代抑郁表現，其影響或可貫穿子代終生，妊娠影響子代抑郁及其機制有重要的現實意義，值得深入研究和討論[37]。因此，研究者不應忽視群體、個體、代際、細胞、分子各個水平和在體、離體組織多個層面的現象與結論。

經過不斷探索，應用抑郁模型的范圍已經擴大到免疫學、藥理學、遺傳學、神經生理學、病理生理學、社會適應研究等諸多領域?？挂钟羲幍难邪l過程也與抑郁動物模型密不可分，抑郁及相關機制的研究前景十分廣闊。不同抑郁模型適合不同的癥狀和表現，研究者應基于研究目的和方向，針對不同抑郁模型的特點和優劣進行選擇，同時選擇合適的實驗指標用以確定動物模型成功與否以及監測實驗動物的抑郁狀態。