抑郁癥動物模型的研究進展*

苗茸茸 曲顯俊

(首都醫科大學基礎醫學院藥理系，北京 100069)

抑郁癥是一種常見的精神情志障礙性疾病，其典型的癥狀主要包括情緒低落、思維遲緩、興趣減退、飲食睡眠障礙、認知功能損害以及其他各種軀體性癥狀[1]。近年來抑郁癥的發病率不斷升高，并且已成為常見影響人類身心健康的疾病之一。世界衛生組織曾指出，抑郁癥將在2020年成為全球僅次于心臟病的第二大疾病[2]。盡管形勢如此嚴重，迄今我們對于抑郁癥的病因以及發病機制并未完全了解。所以，雖然單胺類藥物的發現從根本上改變了抑郁癥治療方法，然而臨床研究發現，目前的一線抗抑郁藥物對抑郁癥患者的治療效果并不理想[3]，而且起效至少需要幾周甚至幾個月的時間，這就迫切地需要研究人員發現抑郁癥新的發病機制并研發出起效更快，療效更好的藥物，而這些均需要建立在基礎研究中的更加理想的抑郁動物模型上。然而，目前并沒有一個抑郁動物模型能夠包括人類所有抑郁的特點。因此，我們需要對現有的抑郁動物模型進行分類和評價，以期為相關研究者提供有用信息。目前，常見的抑郁動物模型主要通過給予應激、手術、藥物、基因敲入或敲除來構建，本文將按照上述分類方式，綜合近年來國內外文獻對常用的抑郁癥動物模型的建立方法以及認知學評價方法進行分析總結和評價。

1 實驗動物

目前用于構建抑郁癥動物模型的動物主要包括天生對應激敏感的Wistar Kyoto (WKY)大鼠[4]、具有遺傳抑郁的Flinder Resistant Line (FSL)大鼠[5]、Sprague dawley (SD) 大鼠[6]、天生嗜酒的Fawn-Hooded (FH)大鼠[7]、腦內5-羥色胺受體活力低下的Tryon Maze Dull (TMD)大鼠、小鼠[8]、靈長類動物[9]、小雞等。在理想情況下，一個恰當的人類抑郁癥的動物模型應該盡量滿足以下兩個條件：第一點是病理生理學現象與人類抑郁癥盡可能高度相似，第二點是與人類抑郁癥類似的發病原因和治療方法相關[10]。

2 抑郁癥動物模型的分類及評價

2.1 應激造模

引起人類抑郁癥的主要因素之一就是應激，且由應激引起的抑郁癥可以被一線臨床抗抑郁藥物所逆轉，所以通過人為給予應激來制作抑郁癥模型是目前常用的主要方法之一，其主要包括以下幾種方法：

2.1.1習得性無助模型：最初由Seligman和Maier提出的習得性無助模型目前多用于研究抑郁癥的病理生理學機制以及篩選抗抑郁藥物，這是眾多抑郁癥病理生理學理論概念的來源[11]。習得性無助模型是指將動物暴露在無法控制且無法預測的應激(如噪聲)后導致動物在之后的學習活動行為欠缺，包括自發性活動減少、逃避行為障礙等，與此同時，模型動物還將出現一些如體質量減輕、食欲減退、攻擊性降低、運動性活動減少等行為改變[12]，而這些活動行為欠缺可以被抗抑郁藥物所逆轉，這些特點與人類抑郁癥狀相似，因此習得性無助抑郁模型是一個很好的模型[13]。研究表明，習得性無助動物模型體內的血清素轉運點和大腦前葉的谷氨神經遞質系統發生了改變[14]，細胞內信號通路也發生了異常變化。此外，對習得性無助抑郁動物的前額皮層以及海馬區的突觸體進行蛋白質組學分析發現，這些位點的能量代謝以及細胞重建都發生了異常[15]。Zhou等[16]經過代謝組學分析發現習得性抑郁模型動物體內的谷氨酸鹽、半胱氨酸，蛋氨酸，精氨酸、脯氨酸的代謝以及脂代謝、糖代謝都發生了紊亂，這可能是另一種抑郁癥的發病機制，但仍需進一步確證。

2.1.2行為絕望模型：行為絕望模型是指將動物置于一定的環境之中，直至動物出現絕望狀態，主要包括大小鼠強迫游泳模型 (forced swimming test, FST)和小鼠懸尾模型 (tail suspension test, TST)，二者均為經典的抗抑郁藥篩選、評價模型，具有敏感度高、操作簡單、時間相對較短的特點。

2.1.2.1 大、小鼠強迫游泳模型：將大鼠或小鼠放置在盛水的透明玻璃或樹脂缸中，動物會在水里不斷掙扎并試圖逃脫，多次逃逸失敗后便放棄掙扎漂浮在水面上，表現為不動的姿勢，此時即為絕望狀態[17]。此方法經濟方便、操作簡單、可信度高，是多數抗抑郁藥物初篩的首要方法之一。但實際上抑郁癥是慢性病，強迫游泳模型是利用急性應激使得動物具有抑郁樣作用，所以該模型無法完全模擬人類的抑郁癥，再者，該實驗除了受到操作者主觀判斷影響外，還會受到水溫、水深、周圍環境以及動物品系的影響，所以會有一定的假陽性及假陰性結果，實驗人員要加以區分和判斷。

2.1.2.2 小鼠懸尾模型：在實驗過程中，從尾巴處將實驗動物吊起，使其懸掛于半空，動物為了克服非正常體位不斷掙扎，經過多次無效的掙扎后，小鼠會表現為間斷性不動的“絕望”狀態[18]。TST是與FST相似的經典實驗，但FST由于將小鼠置于水中可能會引起小鼠體溫過低等身體狀況的改變從而影響實驗結果。然而，由于大鼠的體型、體質量等因素難以控制，TST僅適用于小鼠。

2.1.3社會心理應激模型：一般來說，抑郁癥多是由于患者對于社會應激產生不良反應所導致的，當人類長期多次暴露在過多的壓力或創傷事件后，就可能會產生自我評價降低、社會功能下降、焦慮、寂寞、以及其他抑郁癥狀。基于以上發病原因，目前主要有三種動物模型：早期應激-孤養抑郁模型、群居社會模型和社會失敗應激模型。

2.1.3.1 早期應激-孤養抑郁模型：臨床研究發現，如果在出生早期將幼兒與母親分離會導致幼兒罹患抑郁癥，早期應激-孤養抑郁模型便基于此原理[19]。目前常用的實驗方法包括將群養小雞孤養、分離靈長類動物的幼崽與母親，分離配對的倉鼠、分養群居大鼠等，這些方法可以作為由社會交往減少或異常導致孤獨感增加，從而誘發抑郁障礙的動物模型[20]。前期研究發現，當幼兒與母親分離后，會出現玩耍時間減少、面部悲傷、抑郁樣蜷縮等行為[21]，動物的神經內分泌會有顯著的變化且可持續數月[22]，這些癥狀可被抗抑郁藥物所逆轉，也就證明了孤養模型的可靠性，但是這種由于早年剝奪母愛而導致的幼兒抑郁樣癥狀的具體機制尚不明確，仍需進一步確證。

2.1.3.2 社會失敗應激模型：社會失敗應激模型是指將動物反復多次的暴露于另一更強壯的有侵略性的同種動物之下從而導致實驗動物出現快感缺失、情緒低落等癥狀[23]。Rose等人發現若將天生好斗的蟋蟀與另一更好斗的同類同籠，當它在48 h內被連續打敗五次后，間隔24 h，再次將它與體型相近的蟋蟀同籠，該蟋蟀在接下來超過24 h的時間內都表現出斗爭消極狀態[24]，這些表現與人類的抑郁癥狀有許多相似之處。

2.1.3.3 群居社會模型：群居社會模型是利用一個更具侵略性的同種動物對整個和諧穩定的群體產生社會壓力，從而導致這些動物長期的行為和精神社會學的改變。

2.1.4慢性不可預知溫和性模型 (chronic unpredictable mild stress，CUMS)：該模型是指在一定的時間段將實驗動物連續暴露于多種不可預測的溫和性刺激下(如光照、隔離、剝奪食物或者水、噪聲等)，從而更好地模擬實際生活中抑郁癥的發病環境，制造出在長期慢性低水平刺激下所構建的抑郁模型。該模型可靠性強，與人類抑郁癥狀擬合度高，效果可持續數月，在抗抑郁藥物的治療下抑郁癥狀可緩解，最重要的是治療的時間進程及效果都與臨床治療情形相似，所以CUMS對于研究抗抑郁藥的藥效機制及抑郁癥的病理生理學機制具有一定的應用價值。但是由于該模型耗時長、工作量巨大，使得其應用受到了一定的限制。目前的研究表明，長期給予實驗動物慢性不可預知溫和性刺激會導致動物出現興趣減退、活動減少、好奇心降低等抑郁樣癥狀。Schmelting 等[25]研究發現，CUMS模型動物的夜間體溫較對照組有所升高，Pechlivanova等[26]的研究結果也表明，在高架十字迷宮實驗中，CUMS模型動物的焦慮指數與體溫也較對照組有所升高，而且實驗動物體溫升高的現象可被抗抑郁藥物地昔帕明逆轉，由此認為實驗動物的體溫升高與焦慮指數是一致的。目前CUMS模型應用較多，且有很多的優化模型可供選擇，信欣等[27]將慢性輕度不可預知應激與孤養動物模型相結合，在建模28 d后即可觀察到小鼠的正常水平活動與垂直活動都有所減少，且此癥狀至少可以維持到建模結束的35 d時，而且氟西汀可以有效緩解該癥狀，此模型可以根據研究目標藥物的可能作用機制、藥物起效快慢或療程來確定CUMS周期和適宜的給藥時間。

2.2 手術造模

2.2.1嗅球切除(olfactory bulbectomized, OB)模型：最常用的手術造模方法即為嗅球切除模型法。嗅球位于端腦前端，與邊緣系統的相關功能有關，可以影響情緒、行為和內分泌。去除大鼠雙側嗅球會使其產生復雜的行為、神經化學、神經內分泌和免疫系統的改變，主要表現在其被動回避學習能力下降，應激反應和攻擊行為增強，強迫游泳實驗中靜止時間延長，這些癥狀可被長期應用抗抑郁藥所糾正，這與抑郁患者身上觀察到的現象一樣[28]，所以也是模擬人類抑郁癥很有效的一種模型，但是OB模型對實驗室條件、操作人員技術、操作時間要求較高，目前常用于探索細胞因子介導的免疫反應對抑郁癥患者神經系統發生的影響[29]。Depciuch和Parlinska-Wojtan[30]發現雙側嗅球切除導致大鼠嗅覺缺失可能會導致不可逆的磷脂結構損傷從而導致抑郁的發生。在2017年，Yurttasa等[31]發現大鼠雙側嗅球切除后雖然有明顯的行為、神經以及神經內分泌方面的變化，但是抗抑郁藥物氟西汀卻不能逆轉手術造成的海馬區域的損傷。因此，他認為OB模型并不適用于抗抑郁藥物的藥理學活性篩選。

2.2.2卒中后抑郁 (post-stroke depression, PSD) 模型：卒中后抑郁模型目前應用較少，張高才和徐興順[32]聯合大腦中動脈阻塞(middle cerebral artery occlusion, MCAO)和空間行為限制建立了卒中后抑郁動物模型，即用60 min缺血輔以7 d的空間限制后，小鼠的活動明顯減少，神經功能恢復變慢，體質量減少，腦源性神經生長因子以及5-HT、DA的含量明顯降低，而血清中皮質醇的含量則明顯增加。實驗結果表明，實驗組小鼠的HPA軸系統被激活，而這些抑郁癥狀均可被丙米嗪逆轉，符合抑郁模型的標準。該模型理想地模擬了臨床卒中病人由于肢體癱瘓行動受限所導致的抑郁狀態，為卒中后抑郁癥的病理學機制研究和臨床治療提供了基礎。

2.3 藥物誘導造模

此類模型是基于臨床觀察到的藥物之間的相互作用而產生的，主要用于篩選針對專一靶點的抗抑郁藥。這類模型主要基于抑郁癥的單胺假說而構建，如長期給予糖皮質激素可以導致大鼠活動減少、糖水偏好程度降低、海馬腦區，尤其是DG區BDNF表達量降低，從而構建出理想的抑郁大鼠模型[33]。利血平、去甲腎上腺素等藥物也可用于抑郁動物造模，如Leith和Barrett[34]發現利血平可以非選擇性地耗竭腦內的單胺類神經遞質，從而誘導嚙齒類動物體溫下降及運動不能癥狀。Khadrawy等[35]用利血平構建了小鼠的抑郁模型，并且尼古丁可以通過影響小鼠皮質和海馬的單胺類神經遞質從而發揮其抗抑郁作用。除此之外，精神興奮劑的戒斷模型也會誘發抑郁樣的改變，使得嚙齒類動物在強迫游泳實驗及懸尾實驗中不動時間延長[36]。但是，由于藥物造成的動物抑郁模型與人類抑郁癥的發生機制之間存在一定的差距，故而限制了其廣泛應用。

2.4 遺傳型造模

抑郁具有一定的遺傳傾向，Levinson等分析認為40%～50%的抑郁風險是由基因決定的，而且目前研究已經發現多個潛在遺傳位點，因此，利用轉基因技術對可能相關基因進行敲入或者敲除建立轉基因抑郁動物模型對于研究基因位點相關的抑郁發生具有重要意義。目前相關抑郁動物模型主要有以下幾種：

2.4.1Flinder Sensitive Line (FSL)大鼠模型：Overstreet和Wegener[37]最初研究FSL大鼠模型，但是后來發現該模型動物表現出快動眼睡眠延長，并且在游泳測試中不動時間延長，且這些行為可以被抗抑郁藥物所逆轉，Overstreet和Wegener發現抗抑郁治療14 d后，FSL大鼠出現抗抑郁藥樣行為。FSL大鼠很顯著的一個特征是對很多種藥理機制不同的藥物都非常敏感。因此FSL大鼠可以作為抑郁癥的基因動物模型.

2.4.2Wistar-Kyoto(WKY)大鼠模型：WKY大鼠模型本來是用于構建原發性高血壓動物模型，但是由于其在造模期間表現出一些行為學、神經內分泌等抑郁樣現象，故而也用作抑郁動物模型的構建。Nam等[38]發現該模型動物在強迫游泳實驗中的不動時間延長，活動減少，HPA軸功能亢進血清皮質醇含量增多，前額葉皮質及中縫背核的五羥色胺水平異常[39]，腦與血清的BDNF含量較低[40]等現象，故也用于抑郁動物模型。

2.4.3糖皮質激素受體基因突變小鼠模型：近年來有科學家發現，下丘腦-垂體-腎上腺(HPA)軸的功能障礙(高或低活性)在重度抑郁發展中發揮突出作用，主要涉及三個因子：神經肽促腎上腺皮質激素釋放因子(corticotropin-releasing factor, CRF)及其下游靶標5-羥色胺和去甲腎上腺素[41]。Chadi等構建了能夠模擬神經內分泌紊亂的動物模型，并以此來揭示應激反應增加或減少的機制。結果表明，高反應性，中反應性和低反應性小鼠之間HPA軸的反應性有顯著差異。此外，這些差異在所有后代中都有發現，并且可以通過選擇性育種來增加，這表明了各自表型的遺傳基礎。除此之外，在應激情況下高反應性的小鼠出現坐立不安、煩躁、糖皮質激素濃度升高等現象，且觀察到的焦慮有關行為，探索性驅動，運動活動和抑郁樣行為均與人類的抑郁癥狀相似，因此這種小鼠可以用來構建抑郁癥動物模型[42]。

3 小結

綜上所述，抑郁動物模型的建立對于抑郁發病機制以及抗抑郁藥物研發、臨床評價都有著重要的作用。然而目前還并沒有一個動物模型能夠完全涵蓋所有的抑郁癥狀，因此，可以聯用多種造模方法以建立較為全面、與人類抑郁癥狀更為相似的動物模型，從而提高實驗結果的可信度。一方面，我們應該掌握不同模型動物的特點，從而選擇出最適合自己課題的模型動物；另一方面，我們還應該繼續研究新的抑郁模型，以構建出更為完善的研究工具，為未來完全理解抑郁發病機制以及盡快提高抗抑郁藥物研發水平提供更有價值信息。