精神分裂癥動物模型的研究進展*

王鳳娟 于小亞 丁 瑜 張金玉 袁 寶 胡進平

(1. 吉林大學動物科學學院，長春 130062)(2. 吉林省科技創新平臺管理中心，長春 130012)

精神分裂癥是一種多呈緩慢性或亞急性發生的復雜重性精神病，病情及癥狀多樣化。精神分裂癥以精神活動和環境不協調為特征，不僅影響腦神經的高級思維功能，而且能夠促使患者在感覺、知覺、思維活動、日常行為活動、情感等方面發生障礙[1]。精神分裂癥在臨床上可分為偏執型、青春型、緊張型、單純型、未分化型及殘留型共6種類型。雖然該病癥的發病機理目前仍未充分闡明，但是關于其發病機理的研究取得了很大進展。目前，有包括多巴胺假說、谷氨酸假說和5-羥色胺假說在內的多種關于精神分裂癥發病機理的假說。隨著發病幾率的不斷增加，精神分裂癥已成為各個領域的研究熱點，而精神分裂癥疾病動物模型是研究精神分裂癥的良好載體，因此建立優良的精神分裂癥動物模型尤為重要。

理想的精神分裂癥動物模型在研究該病癥發病機制及治療方法的過程中起著非常重要的作用。理想的動物模型不僅要求動物能夠展現出精神分裂癥的臨床癥狀，模擬出該病癥的內表型，如幻覺、偏執、感覺運動門控缺陷、認知功能損傷等，而且還希望動物能夠模擬該病癥的心理因素。同時，還要求其必須具備預測的有效性。目前主要建立的模型包括以下4個方面。

1 藥理學動物模型

1.1 環苯己哌啶(PCP)誘導的動物模型

PCP是N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)的非競爭性受體拮抗劑，通過腹腔注射的方式將其注射到大鼠體內，大鼠可產生類似于精神分裂癥的陽性癥狀和陰性癥狀[2-3]。喬宏等[4]也通過對DDY種雄性小鼠連續兩周皮下注射3 mg/kg和10 mg/kg劑量的PCP的方法成功建立精神分裂癥小鼠模型，該建立模型的方式因能夠促使小鼠的社會行為減少可用于研究精神分裂癥的陰性性狀。2010年，劉娟等[5]采用對SD大鼠進行7.5 mg/kg PCP，1次/d連續腹腔注射14 d的方法成功建立了精神分裂癥大鼠模型。除此之外，在其他物種上也已成功建立PCP誘導的動物模型。亞金蓉[6]將接受劑量為0.3 mg/kg PCP，2次/d，連續肌肉注射14 d的妊娠期的食蟹猴作為研究對象，發現反復給予PCP的食蟹猴的感覺門控依舊具有缺陷。

1.2 氯胺酮誘導的動物模型

胡曦等[7]通過腹腔注射的方式，1次/d，連續一周，分別給予KM小鼠25 mg/kg、50 mg/kg及100 mg/kg的氯胺酮誘導小鼠產生類精神分裂癥的行為學變化。Featherstone等[8]研究表明氯胺酮能夠損害仔鼠的學習記憶能力并誘導小鼠產生精神分裂癥的癥狀，100 mg/kg氯胺酮所誘導的模型癥狀更明顯，穩定性更好，可能與海馬區Ach水平、CREB、pCREB及BDNF表達水平有關，也可能與NMDA-NR1受體表達降低有關。

李樹玲[9]利用5周齡SD大鼠，分別以15 mg/kg、30 mg/kg和60 mg/kg劑量的氯胺酮對大鼠進行腹腔注射，2次/d，連續一周，建立了氯胺酮慢性給藥動物模型。此外，還通過分別對出生后第6天的SD大鼠頸背部皮下注射劑量為15 mg/kg、30 mg/kg和60 mg/kg氯胺酮，2次/d，直到出生后第21天，建立新生期氯胺酮重復處理的動物模型。該模型使大鼠體質量增加的速度變慢，造成動物成年后持久的工作記憶缺陷，但是對成年后的自發活動幾乎不產生影響，可用于研究精神分裂癥的認知障礙。

1.3 地卓西平馬來酸鹽(MK801)誘導的動物模型

MK801是N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA)的非競爭性受體拮抗劑。金玫蕾[10]、王曉良等[11]及吳金華等[12]研究表明，對近交系BALB/c小鼠、近交系C57BL/6小鼠及遠交群ICR小鼠分別腹腔注射劑量為0.6 mg/kg的MK801能夠建立可行的精神分裂癥小鼠模型。根據孫爭宇等[13]報道，使用MK801制作的精神分裂癥模型目前已經成為作為常用和成熟的模型之一，但目前其使用劑量和時間仍缺乏統一標準。蘇允愛等[14]研究發現精神分裂癥小鼠模型對MK801的適宜劑量為0.5 mg/kg。趙瑩瑩等[15]研究指出給予新生期大鼠0.25 mg/kg的MK801可建立快感缺失相關的動物模型。此外，高劑量單次給藥或者低劑量重復給藥均可建立可行的精神分裂癥動物模型[16-20]。MK801誘導的精神分裂癥動物模型在移動加快以及刻板性動作方面已展示出與精神分裂癥類似的特征行為，具有穩定性好、可重復等優點。但是，不同的動物種類以及給藥劑量和方式會導致不同的研究結果。因此，還需要進一步研究以完善模型。

1.4 雙環己銅草酰二腙(CPZ)誘導的動物模型

李永德[21]采用不同劑量的CPZ飼喂C57BL/6小鼠，根據動物的體質量變化、行為學變化、免疫組織化學染色等實驗得出CPZ最佳劑量為0.2%。該模型較新穎，并且可以較好地展現出精神分裂癥所表現出的白質脫髓鞘以及精神病癥狀。

2 神經發育動物模型

2.1 早期海馬損傷動物模型

鵝膏蕈氨酸(Ibotenic acid,IBO)是一種具有神經毒性的興奮性氨基酸，能夠使海馬腹側區產生大范圍的損傷。Lipska等[22]將出生7 d的大鼠作為實驗對象，通過對其海馬腹側區注射一定劑量的IBO，從而建立精神分裂癥大鼠模型。該模型雖然是在大鼠早期損傷海馬，但是相關癥狀直到青春期后才表現。上述癥狀與該病多發于人類青壯年的時間大致吻合。

Lipska等[23]報道，早期海馬損傷的作用與大鼠品系有關，在對Fischer 344(F344)大鼠、SD大鼠和Lewis大鼠的研究中發現F344大鼠的表現最強，其次是SD大鼠，而Lewis大鼠的表現最弱。Woods等[24]通過研究發現，出生3 d和7 d即注射IBO的SD大鼠情況非常相似，而出生14 d才注射IBO的SD大鼠青春期之前就出現類精神分裂癥的反應。

2.2 隔離飼養動物模型

隔離飼養是指將出生21 d，即剛斷奶的仔鼠與同伴隔離，進行單獨飼養。Mumtaz等[25]證實，經隔離飼養的成年大鼠，雖然不能影響潛伏抑制，但是可以表現出類似精神分裂癥的前脈沖抑制的缺失，并且隔離個體會出現細胞增殖與神經再生的缺陷，這些改變可能與DA系統等多個神經遞質系統的改變相關。雷銘等[26]研究發現，因隔離飼養而產生的表現強與弱和大鼠的品系有著密切的關系。2012年，李樹玲[9]將剛斷奶的雄性SD大鼠進行單籠飼養，建立了隔離飼養大鼠模型，發現與不限制飲食及4只/籠飼養的大鼠相比，隔離飼養的大鼠有較高的體質量，且難以適應環境。雖然隔離飼養動物模型能夠較好地展現環境對神經發育的影響以及由此產生的行為和生理生化方面的變化，但是飼養環境的細微差異會對結果的表現產生顯著的影響。

2.3 母嬰分離動物模型

母嬰分離作為一種重要的早期社會剝奪方式，一直是研究生命早期應激對個體生理及心理造成不良影響的經典動物模型。研究表明，一次24 h的母嬰分離不僅對Wistar大鼠的前脈沖抑制和潛伏抑制有較大損害，而且可以明顯增加Wistar大鼠的刻板嚙齒行為。其中，抗精神藥物可治療前脈沖抑制的損害[27-28]。

2.4 電刺激動物模型

聶惠貞等[29]先在200～300 g的雌性Wistar大鼠右側VTA腦區埋置電極，然后讓其術后恢復14 d，在安靜狀態下給予刺激建立精神分裂癥大鼠模型。刺激參數為波寬1 ms、頻率100 Hz及持續2 s，以10 μA為梯度，10～100 μA刺激10次，5 min/次，確保前次刺激不產生余留效應而影響實驗結果。該模型不僅可以模擬精神分裂癥的陰性癥狀和陽性癥狀，而且還具有較高的穩定性，可以長期使用。

3 轉基因動物模型

3.1 基因改造動物模型

美國研究人員將鼠的基因改造得與一個人類突變基因非常相似，完成了第一次對鼠基因進行修飾，希望能夠建立基因改造動物模型。經研究證實，該人類突變基因與精神分裂癥的高發病率具有顯著的相關性。將這一改造后的基因轉入雌鼠卵細胞的DNA中，卵細胞受精后通過代孕鼠產仔，產下的仔鼠表現出類精神分裂癥的癥狀。這可能是第一次通過基因改造培育出精神分裂癥動物模型[30]。

3.2 兒茶酚鄰位甲基轉移酶基因(COMT)敲除動物模型

劉鑫垚等[31]證實COMT是通過全基因組掃描及對與精神分裂癥風險相關的幾個區域繪制識別出的易感基因之一。精神分裂癥的嚴重程度與COMTval158me基因多態性有著密切的關系[32]。根據Desbonnet等[33]研究表明，COMT雜合子基因缺失能夠導致其對新環境的探索功能和社會能力障礙，COMT基因敲除鼠則表現出增加空間學習及工作記憶能力。

3.3 神經調節蛋白基因(NRG1)敲除動物模型

NRG1是一個與促進精神分裂癥發生相關的基因，是精神分裂癥易感基因之一，其受體是ErbB4。Zhang等[34]利用基因敲除及轉基因技術建立精神分裂癥動物模型，發現NRG1敲除鼠能夠表現出類精神分裂癥的行為。該模型造成的損傷可以通過抗精神藥物改善，所以該模型可以較好地用于研究精神分裂癥的發病機理和藥物的作用機制。

3.4 精神分裂癥斷裂基因1(DISC1)敲除動物模型

劉鑫垚等[31]發現DISC1是精神分裂癥易感基因之一。DISC1轉基因小鼠具有良好的空間學習的能力。然而，該小鼠對工作的記憶和執行卻不太理想。Lipina等[35]和Hikida等[36]研究表明，DISC1基因能夠活化磷酸二酯酶PDE4B。DISC1基因敲除動物模型可用來研究精神分裂癥的發病機理以及治療方法。

4 多種方法綜合建立的動物模型

4.1 藥理學方法與神經發育方法綜合建立的動物模型

李樹玲[9]通過對出生后6 d的SD大鼠進行頸背部皮下注射30 mg/kg氯胺酮，2次/d，給藥至出生后21 d，同時在出生后9 d與母鼠分籠24 h，成功建立新生期氯胺酮重復處理聯合母嬰分離動物模型。解潤芳等[37]研究證實，上述方法建立的模型大鼠長大后表現出前脈沖抑制(PPI)降低、對MAP等藥物更敏感、學習記憶缺陷等變化。此外，王玉聰等[38]研究，將5 mg/kg的poly I: C通過尾靜脈注射給妊娠第17天的母鼠，通過使子代小鼠出生后立即母嬰分離的方式來建立精神分裂癥動物模型。

4.2 藥理學方法與轉基因方法綜合建立的動物模型

鄭艷宇[39]把C57BL/6及GAD67-GFP基因敲入小鼠作為實驗對象，通過連續腹腔注射14 d，MK801建立精神分裂癥小鼠模型，同時發現長期給予不超過1 mg/kg的MK801可使小鼠的共濟失調行為和刻板運動減少，這表明小鼠的共濟失調行為以及刻板運動與給藥的劑量具有明顯的相關性。

4.3 神經發育方法與轉基因方法綜合建立的動物模型

Desbonnet等[40]通過對NRG1基因敲除的小鼠施加慢性的社會應激，導致小鼠表現出對新環境探索以及空間學習能力的障礙，并且增加小鼠成年后發生精神分裂癥的幾率。該模型是研究精神分裂癥病理生理機制的良好模型。Caskin等[41]通過對新生大鼠進行隔離飼養聯合PCP注射建立了精神分裂癥大鼠模型，該模型能夠誘發大鼠更深的認知障礙。

5 小結

目前，利用藥理學方法建立的精神分裂癥動物模型應用十分廣泛，利用PCP、氯胺酮、MK801等藥物誘導的動物模型不僅可以使大腦內神經遞質的作用發生變化，而且還可以較好地表現出精神分裂癥的陽性癥狀和認知缺陷。Rapoport等證實，上述模型雖然穩定性較好，但是動物種類以及給藥劑量和方式不同往往會造成研究結果出現差異。因此，該類動物模型仍具有一定的局限性，需要進一步研究以建立統一的動物模型。

早期海馬損傷、隔離飼養、母嬰分離等利用神經發育方法建立的動物模型，由于其采用的是相對自然的方法，有利于研究精神分裂癥的正常起因。以上動物模型均可模擬精神分裂癥的部分癥狀，但是目前還很難對其有效性做出完整的評價，仍需要進一步深入的研究。

精神分裂癥具有較高的遺傳度。隨著基因技術的飛速發展，越來越多的精神分裂癥易感基因被發現。因此，利用轉基因技術、基因敲除技術等建立的轉基因動物模型也被廣泛用于精神分裂癥的研究。現階段，精神分裂癥的轉基因動物模型多是對一個易感基因進行改造。由于精神分裂癥具有多基因遺傳性特點，因此同時對多個易感基因進行改造或許會是精神分裂癥理想模型制作的一個方向。

由于精神分裂癥發病原因復雜，多種因素綜合作用的結果，因此采用多種方法綜合建立的該病癥動物模型能夠更好地模擬精神分裂癥的癥狀。上述方法既能夠保留單一方法建立模型的優點，又能在一定程度上克服單一方法建立模型的缺陷。因此，采用多種方法綜合建立精神分裂癥動物模型將是精神分裂癥理想模型制作的重要方向。繼續深入研究精神分裂癥模型，將為基因水平，預測精神分裂癥的發生幾率以及治療精神分裂癥提供可能性。