慢性不可預知溫和刺激抑郁模型及其評價指標的研究進展

楊一帆，王豆，李濤，閆詠梅

1陜西中醫藥大學中西醫結合醫學系，陜西咸陽712000；2陜西中醫藥大學附屬醫院腦病科

抑郁癥是一種嚴重的精神疾病，主要表現為情緒低落、興趣減退、思維遲緩等心理異常，同時可伴有睡眠障礙、頭痛、胸悶等軀體癥狀。世界衛生組織預計，至2030年，抑郁癥將上升至全球疾病負擔首位［1］。目前，僅20%～30%抑郁癥患者對藥物治療有效，而部分患者還會因無法忍受的不良反應而終止服藥［2］。因此，探索有效且安全的抗抑郁藥物迫在眉睫。抑郁癥的發病機制較為復雜，其具體機制尚不完全清楚。近年有學者關于抑郁癥的發病機制提出了單胺假說、神經退行性假說、細胞因子學說等，這些假說或學說均能從某一角度闡釋其發病機制，但不能全面解釋其病理過程［3］。因此，建立標準化動物模型來研究抑郁癥的發病機制尤為重要。慢性不可預知溫和刺激（CUMS）模型被認為是一個經典的抑郁癥動物模型。在該模型中，大鼠長期受到不可預知溫和應激源的連續刺激，從而表現出對獎賞的反應降低、快感缺乏等抑郁癥核心癥狀，被認為是與人類抑郁癥行為最相似的動物模型［4］。但目前CUMS模型的制作方法尚不規范，由于動物種屬、造模時間、評價方法等不同，很難在不同的實驗中復制該模型。本文結合文獻就CUMS模型及其評價指標的研究進展作一綜述。

1 抑郁癥動物模型概述

最初的抑郁癥動物模型是基于手術方法，如嗅球切除模型，進一步發展為利血平誘導模型，現已探索出與人類抑郁癥行為更具相似性的慢性應激模型，如慢性束縛壓力模型、慢性社會挫敗模型和CUMS模型［5-9］。以上五種抑郁癥動物模型的原理及其優缺點見表1。

表1 五種抑郁癥動物模型的原理及其優缺點

抑郁癥受年齡、遺傳、藥物和社會環境等諸多因素影響。應激是抑郁癥產生的重要因素之一，約80%抑郁癥患者在反復遭受應激性刺激后發病［10］。MILLER等［11］研究報道，抑郁癥患者與應激相關的生活事件明顯多于正常人群。因此，應激模型常用于抑郁癥的研究。其中，CUMS模型被廣泛用于誘導嚙齒類動物的抑郁樣行為。實驗者可以人為給予動物不可抗拒的刺激，來模擬社會中各種壓力引起的抑郁行為，更符合人類生活中常見的應激事件強度，能夠更好地模擬抑郁癥的核心癥狀。

2 CUMS模型制備方法

上世紀有學者發現，在長期暴露于劇烈震蕩、冷水浸泡或禁食禁水48 h等嚴重應激源下，大鼠對糖水的消耗量并未增加，表明這些大鼠的享樂性降低，出現了抑郁癥狀。1986年有學者提出了CUMS模型，該模型是反復無規律地給予嚙齒類動物一系列不可預測的溫和刺激，這些刺激更接近人類生活中應激事件的強度［12］。但CUMS模型制備易受應激源種類、動物種屬、性別等因素影響。

2.1 應激源種類 CUMS模型的應激源種類繁多且不固定。有研究者基于CNKI數據庫，統計了2015年—2018年發表的93篇關于CUMS模型論文，共出現了22種應激源，排名前9位的分別是禁水（24 h）、禁食（24 h）、冰水游泳（4℃，5 min）、晝夜顛倒（24 h）、潮濕墊料（每籠注水200 mL，24 h）、夾尾（止血鉗，距尾根1 cm，2 min）、傾斜鼠籠（45°，24 h）、行為限制（2～4 h）、電擊足底（電壓40 V，每次10 s，間隔50 s刺激1次，共30次）。這些CUMS模型表明，不同應激源組合可以使大鼠行為呈現不同改變［13］。MAXFIELD［14］研究表明，在缺乏食物和水源的情況下，更易出現內心傷感、焦急等情緒。動物實驗發現，暴露在寒冷溫度、電擊或束縛下的大鼠腦脊液APO-A1、APO-D、RBP水平以及海馬和前腦皮層BDNF、VEGF表達明顯下降，出現抑郁樣行為［15］。有研究指出，光照周期改變能夠通過擾亂時間生物節律，改變實驗動物的新陳代謝［16］。

2.2 動物種屬 不同品系的嚙齒類動物對壓力的敏感度有很大差異。因此，CUMS模型動物并不能局限于特定的動物品種。CUMS最初是在Lister-Hooded大鼠上實施的，后來發現Wistar大鼠蔗糖攝入模式更穩定。因此，Wistar大鼠取代了Lister-Hooded大鼠。LIU等［17］研究發現，Wistar大鼠可通過HPA軸的過度激活而表現出高水平的抑郁樣行為。目前，CUMS模型亦適用于小鼠，其中C57BL/6小鼠是應用最廣泛的小鼠品系。C57BL/6、ICR小鼠在CUMS后糖水消耗實驗和曠場實驗中的反應相似，但在強迫游泳和新奇攝食實驗中，只有C57BL/6小鼠表現出抑郁和焦慮樣行為［18］。MALKI等［19］通過基因分析發現，C57BL/6小鼠對CUMS的敏感度更高，是一種應激反應性強、焦慮和情緒化程度較高、基礎運動較活躍的動物品系。

2.3 其他 在典型的CUMS模型中，動物受到一系列隨機的應激源影響，雄性和雌性在應激源誘導下的行為有所不同，包括蔗糖偏好實驗（無快感行為）、強迫游泳（絕望行為）、曠場實驗（探索性活動或焦慮樣行為）。LU等［20］通過薈萃分析發現，96.86%CUMS模型選擇成年雄性嚙齒類動物，雄性嚙齒類動物在受到慢性應激源刺激時更容易出現神經元損傷和行為缺陷。HELITZER等［21］研究證實，大鼠在持續6周的慢性不可預知輕度刺激下會產生顯著的抑郁和焦慮樣行為，出現對甜味溶液的反應能力、運動能力、社交能力及探索能力下降。

3 CUMS模型評價指標

3.1 行為學評價方法 抑郁癥的核心癥狀主要涉及情緒改變，表現出諸如快感缺失、探索行為減少、行為絕望等抑郁癥狀。糖水消耗實驗、曠場實驗、強迫游泳等能夠通過評估快感缺失、探索行為減少、行為絕望等行為學癥狀來評估CUMS模型。但每種行為學評價方法只針對抑郁癥的一種癥狀，無法充分反映神經功能。因此，為保證CUMS模型的可信度，通常需要采用多種行為學評價方法綜合觀察。

3.1.1 糖水消耗實驗 糖水消耗實驗是基于獎賞的行為學檢測方法。在嚙齒類抑郁癥動物模型中，以研究慢性應激對自然獎賞的影響為主。獎賞環路改變是引起快感缺失的核心機制。糖水消耗實驗是根據動物對甜味偏好而設計的，當動物出現抑郁樣行為時，其對糖水的偏好降低［22］。糖水消耗實驗的具體方法：第一個24 h，讓大鼠飲用兩瓶均為1%蔗糖的溶液；第二個24 h，將其中一個1%蔗糖溶液用純凈水代替；第三個24 h，禁食禁水；最后一個24 h，同時給予大鼠飲用兩瓶預先稱質量的液體，一瓶為1%蔗糖溶液，一瓶為純凈水。大多數學者采用1%蔗糖溶液，但一些學者發現蔗糖溶液濃度可根據動物（Wistar或Lister-Hooded大鼠）喜好在1%～2%變化，但超過2%會持續引起動物的糖水偏好。REMUS等［23］研究發現，CUMS能夠使動物表現出對蔗糖的偏好降低，并且隨著邊緣腦區皮質酮、腎上腺素、循環血糖和IL-1水平改變而改變。CUMS導致蔗糖攝入減少，即類似于對獎賞的反應性降低，這是抑郁癥的核心特征之一。

3.1.2 曠場實驗 曠場實驗是基于探索的行為學檢測方法。在所有動物中，好奇心是最基本的情緒，它是由新奇刺激引起的。有研究指出，抑郁程度越高的大鼠表現出野外活動越少的特征［24］。曠場實驗能夠檢測大鼠的自發活動和探索行為。將大鼠置于周壁、箱底為黑色的觀察箱（0.8 m×0.8 m×0.4 m），并用白線將底面劃分為25個相等的正方形，將每只大鼠單獨放置在觀察箱的中心，并在測試前自由探索2 min，記錄自由探索后4 min水平活動和垂直活動得分。該實驗能夠對動物的自發活動、探索行為和抑郁狀態進行定量評價。在曠場實驗中，CUMS模型動物缺乏活動和好奇心，其探索行為明顯減少，各項行為指標得分均明顯下降［25］。

3.1.3 強迫游泳 強迫游泳是基于絕望的行為學檢測方法。抑郁癥患者臨床癥狀復雜多樣，以自殺傾向最嚴重，而對生活感到絕望是促使抑郁癥患者自殺的主要原因。強迫游泳是一個經典的抑郁絕望狀態評價實驗。當嚙齒類動物被迫在一個狹窄的空間里游泳，經過一段時間劇烈活動后，它們會保持一種固定不動的姿勢，好像失去了擺脫這種困境的希望。這種不動狀態被稱為“行為絕望”。強迫游泳的具體方法：將小鼠置于裝有20 cm水（25℃）的透明有機玻璃圓桶（桶高30 cm，直徑15 cm）中，持續6 min；然后將小鼠從水中移出并放回籠中，記錄每只小鼠出水后4 min內累積不動時間。有研究認為，抑郁癥動物強迫游泳后的不動狀態是一種主動行為，與其所處的空間大小無關［26］。強迫游泳具有很好的預測效度，能夠通過其不動時間來評估多種抗抑郁藥物的有效性［27］。

3.2 實驗室評價指標 慢性應激會導致情緒、認知和記憶等諸多損害，還會引起大腦皮質和邊緣腦區萎縮，海馬神經元減少。CUMS模型可通過影響神經遞質、神經營養因子、神經炎癥因子等變化來誘導抑郁癥發生。見圖1。

圖1 CUMS模型導致抑郁癥發生的神經生物學相關機制

中樞單胺類神經遞質系統紊亂是抑郁癥發病機制中最經典的假說。該假說指出，抑郁癥潛在的病理生理學基礎是中樞神經系統去甲腎上腺素和（或）5-羥色胺系統缺陷。CHEN等［28］研究表明，CUMS可下調大鼠腦組織多巴胺和5-羥色胺含量，出現抑郁樣行為。另外，慢性應激還會引起神經細胞形態改變，降低細胞內腦源性神經營養因子水平，從而導致抑郁癥發生。DAI等［29］研究發現，CUMS可激活下丘腦—垂體—腎上腺軸，使大鼠下丘腦皮質激素釋放激素釋放增多、糖皮質激素受體介導的負反饋受損，導致腦源性神經營養因子下調而出現抑郁樣癥狀。近年來，炎癥假說在抑郁癥的發病機制中越來越受到重視，促炎癥細胞因子水平升高可能是導致抑郁癥發生的重要機制之一。TANG等［30］研究發現，CUMS可使大鼠腦組織小膠質細胞活化，釋放促炎癥細胞因子IL-6、TNF-α、IL-1β等，引起額葉和海馬部位吲哚胺2，3-二氧化酶激活，導致相應部位5-羥色胺減少，從而引起抑郁樣癥狀。

綜上所述，CUMS模型通過模擬人類生活中的不良應激事件，從而誘發動物抑郁樣癥狀，其病理生理機制更符合人類抑郁癥的發病機制，是一個經典的抑郁癥動物模型。但CUMS模型也存在一定缺陷，如建模時間較長、動物各項行為學評價方法對環境和研究者要求較高等。目前，CUMS模型評價主要通過糖水消耗實驗、曠場實驗、強迫游泳等行為學評價方法和神經遞質、神經營養因子、神經炎癥因子等實驗室評價指標，這些評價方法的側重點各自不同，相互聯系又相互補充，通常需要采用多種評價方法綜合觀察，從而保證CUMS模型的可信度。