抑郁動物模型研究進展

張瑞，仲輝，尚靖

（中國藥科大學中藥學院，江蘇 南京211198）

0 引言

抑郁癥是危害人類身心健康的常見精神疾病，主要以顯著而持久的情緒低落為特征，輕度者表現為心境不佳、興趣缺失、自責、自我評價下降和乏力等，多伴有食欲和性欲下降、早醒和體質量減輕等癥狀，嚴重者可痛不欲生，悲觀絕望，常有自殺傾向[1]。目前，常用抑郁模型有應激模型和藥物誘導模型[2-8]。抑郁動物模型的成功與否主要從一般情況(體質量、形態等)、行為學、神經生化指標和免疫系統四個方面來評價，其中行為學和神經遞質的改變是抑郁動物模型的重要評價標準[9]。現對抑郁相關模型總結如下。

1 實驗動物

1.1 嚙齒動物

嚙齒動物是造抑郁模型的經典動物，具有價格低廉、容易獲取等優勢[10]。SD鼠(Sprague-Dawley)[11]和C57BL/6小鼠[12]是常見的抑郁動物。Wistar-Kyoto大鼠具有異常的行為模式，是一種內源性抑郁癥模型，可以模擬青少年抑郁癥[13]。FSL大鼠是抑郁癥的遺傳動物模型，對多種化學物質和不同作用機制的藥物敏感[14,15]、LE鼠（Long-Evans）是1915年由Wistar的雌性與野生的灰色挪威雄性雜交培育出來的，是研究行為和大腦/行為關系的有效工具[16]。但嚙齒動物大腦結構簡單，這使得他們從人類解剖學、神經生理學、功能和行為表現有很大的不同，從而限制了對人類抑郁癥的理解。

1.2 非人靈長類動物

非人靈長類動物與人類有更強的相似性，如大腦組織的復雜性、復雜的認知能力和巨大的社會復雜性[17]，有研究發現慢性社會挫敗應激模型中非人靈長類表現出與人類相似的海馬萎縮。與人類一樣，非人類靈長類動物產生皮質醇來應對壓力，并在長期輕度壓力下表現出抑郁核心癥狀[18,19]。

1.3 斑馬魚

斑馬魚(Danio rerio)是一種小型水生脊椎動物，已成為轉化神經科學和生物醫學研究的模式生物。由于它們的生理(神經解剖學、神經內分泌、神經化學)和哺乳動物的遺傳同源性、健壯的表型以及在高通量篩選中的價值，斑馬魚成為開發有效的抑郁癥實驗模型和發現新的治療方法的理想選擇。行為測試方法，如方法回避、認知和社會范式，在斑馬魚中是可用的，

在識別斑馬魚對生理、遺傳、環境和/或心理藥理學改變的反應中的抑郁樣指數方面有實用價值。此外，斑馬魚對常用的精神藥物高度敏感，這為使用該模型作為藥理學研究和藥物篩選的寶貴工具提供了支持。通過使用快速、自動化的行為跟蹤軟件，可以對斑馬魚的行為進行最佳監控，從而提高了高通量效率，減少了內部差異[20]。

2 抑郁動物實驗模型

2.1 嗅球切除（Olfactory bulbectomy, OBX）

嗅球切除是嚙齒動物最常用的抑郁模型之一，OBX嚙齒動物表現出多種異常行為，如記憶功能障礙、抑郁行為和諸如海馬單胺、神經發生、腦源性神經營養因子(BDNF)水平降低等神經化學變化。慢性應用抗抑郁藥可改善OBX的某些異常行為，但急性用藥不能改善[21]。

2.2 獲得性無助模型（Learned helplessness, LH）

無助狀態被認為是抑郁癥的一個核心方面，因此，嚙齒動物的獲得性無助范式通常被用作抑郁癥的動物模型[22]。LH的特征是動物在可逃避的壓力下表現出不逃避的行為，并表現出與抑郁相似的生物學特征，例如5-HT活性改變，HPA軸亢進[23]。

2.3 慢性不可預知性溫和刺激（Chronic mild unpredictable stress, CUMS）

慢性不可預測輕度應激(CUMS)是目前最常用、最可靠、最有效的嚙齒動物抑郁模型，抑郁癥的核心癥狀是快感缺乏，而CUMS誘發的行為改變與抑郁癥一致，并可導致海馬神經損傷和認知障礙等抑郁樣行為[24,25]。然而這個方案往往很難在不同的實驗室復制。

2.4 慢性社會挫敗壓力（Chronic social defeat stress,CSDS）

慢性社會失敗壓力是一種基于社會沖突的心理社會壓力模型，它引入了類似于人類抑郁癥的小鼠的行為變化，如社交回避、快感缺乏和行為絕望，是一種經過驗證的抑郁癥研究模型[26]。對CSDS小鼠的內側前額皮質（mPFC）進行基因表達的微距陣分析，發現CSDS減少了mPFC的髓鞘形成[27]。

2.5 慢性束縛應激

慢性束縛應激是將實驗動物放在有孔的離心管里約束刺激14天[28]。慢性束縛應激不僅能使皮質醇升高，還能產生持續的抑郁樣行為，使小鼠海馬區活性氧生成增加[29]。

2.6 慢性可知性溫和刺激（Chronic mild stress, CMS）

CMS是比較常用的抑郁動物模型，動物經歷一系列的應激，例如強光刺激、潮濕環境、強迫游泳和束縛等。CMS與CUMS的不同之處在于，所有刺激均在相同時間點進行，CMS模型與前額葉、海馬、紋狀體和皮層的蛋白質過氧化羰基水平升高相關，應激大鼠小腦和紋狀體丙二醛水平升高[30]。

2.7 先天性獲得性無助模型（Congenital learned helpless,cLH）

cLH大鼠是通過選擇性繁殖獲得性無助動物而發育起來的，至今已有60多代。cLH大鼠在厭惡但可以避免的情況下（如習得的無助）表現出先天性的抑郁樣行為，在模棱兩可的情況下表現出悲觀的偏向[31]。

2.8 母子分離模型（Maternal Separation, MS）

母子分離模型模擬早期生活壓力，早期生活壓力可能增加抑郁樣行為，影響海馬神經發生，并在成年早期引起輕度代謝失衡，在嚙齒動物中，使幼鼠在成年期暴露于MS環境，表現出被動順從行為和被動應對應激行為，對神經發育具有長期的干擾作用[32]。

2.9 轉基因模型

Griffiths BB等使用一種突變的斑馬魚grs357來研究糖皮質激素信號缺陷對應激生理和相關行為的早期發育影響，這種突變的斑馬魚具有非功能性的糖皮質激素受體(GRs)，對GRs功能失調的斑馬魚突變幼蟲(grs357)的應激行為和生理狀態研究發現，它們表現出抑郁表型[33]。

2.10 藥物模型

2.10.1 皮質酮誘導的抑郁模型

研究發現，抑郁癥患者表現為下丘腦、垂體、腎上腺(HPA)軸過度活躍，皮質醇水平升高。在實驗動物中，重復注射皮質酮可誘導類似抑郁的行為，如減少蔗糖的攝入，并在行為測試中增加強迫游泳測試和懸尾測試靜止時間。它還會引起神經化學和組織病理學的變化，這些變化提示抑郁[34]。

2.10.2 脂多糖（LPS）誘導的抑郁模型

在抑郁癥的病理導向研究中，炎癥假說近年來受到越來越多的關注。為了模擬炎癥引起的抑郁狀態，嚙齒類動物通常通過腹腔注射脂多糖(LPS)來刺激免疫反應[35]。然而，誘導抑郁樣行為的LPS的劑量在許多文獻中存在很大差異。既往研究發現LPS給藥后抑郁樣行為的量效關系呈非線性，但其原因尚不清楚。

2.10.3 利血平誘導的抑郁模型

早在上世紀五十年代，利血平被發現可對動物產生類似抑郁的作用[36]。據報道，反復給藥利血平可作為一種進展性抑郁模型，可作為一種簡便、經濟的抗抑郁藥物表面效度動物模型。之前的一項研究發現，利血平的慢性治療降低了嚙齒類動物大腦中的5-HT水平，支持了利血平作為一種進展性抑郁癥動物模型在嚙齒類動物中使用[37]。

3 評價指標

3.1 嚙齒動物行為學評價指標

3.1.1 曠場實驗（Open field test, OFT）

曠場實驗是最常用的抑郁動物模型評價方法，利用動物對新場好奇產生探索而又害怕的矛盾心理，正常情況下，嚙齒動物會自發的傾向于容器的邊緣，即“趨向性”，增加花在中央部位的時間以及中央/總運動的比例或減少進入中央部位的潛伏期是抑郁的跡象[38-40]。

3.1.2 懸尾實驗（Tail suspension test, TST）

懸尾實驗是將小鼠懸掛，通過記錄6min內后四min的不動時間來反映測試動物的抑郁狀態，常用于評價抗抑郁藥物藥效，抗抑郁藥物可以減少懸尾不動時間[41,42]。

3.1.3 強迫游泳實驗（Forced swimming test, FST）

強迫游泳實驗是將鼠暴露于水，在最初強烈的逃逸行為（如游泳和攀爬）后，它們停止掙扎并表現出被動的靜止行為，靜止的行為反映了壓力后無法堅持逃避指導的行為（即行為絕望）或被動行為的發展使動物脫離了積極應對方式[43,44]。將小鼠放在形狀為圓柱體的透明容器中，該容器中加入20cm高度的水，水溫25℃，測試時間為6min，記錄小鼠后4min的不動時間。

3.1.4 糖水偏嗜測試（Sugar preference test，SPT）

抑郁的核心癥狀是快感缺失和行為絕望。迄今為止SPT被認為是評價小鼠中快感缺失的最佳方法。測試前72h，每籠放置兩瓶1%蔗糖水，訓練小鼠含糖飲水，測試前48小時，將其中一瓶1%蔗糖水替換為純水，測試前24h，禁食禁水，測試時，給與小鼠一瓶200mL的1%蔗糖水，一瓶200mL純水，12h后切換一次避免位置偏好，24h后，取走兩瓶水并測量糖水消耗量，計算糖水偏嗜指數。糖水偏嗜率=蔗糖消耗量/（蔗糖消耗量+純水消耗量）×100%[45]。

3.1.5 新奇環境抑制攝食行為的檢測

基于低食現象的試驗最初被用來研究抗焦慮治療的效果，但在嚙齒類動物模型中，已越來越多地用于研究慢性和亞慢性抗抑郁藥物治療效果。這種攝食過少現象是由于接觸到一種新因素而抑制了進食行為。在這類測試中，包含兩個測試:新奇抑制喂養測試(NSFT)和新奇誘導下食欲減退測試(NIHT)，這些測試通過測量嚙齒動物表達一種新因素的進食行為的時間以及食物攝入量來檢測與抑郁和焦慮有關的行為。在NIHT中，對動物進行訓練以食用理想的食物，然后再在新穎的地方對其進行測試。動物不愿在新穎的環境中食用這種高度可口的食物被認為是焦慮和快感缺乏癥的一種衡量標準[46]。

3.1.6 高架十字迷宮（Elevated plus-maze, EPM）

EPM是用來測試嚙齒動物和其他哺乳動物與焦慮相關的行為，EPM通過在沒有明確威脅、懲罰或獎勵的情況下追蹤適應性行為，在行為水平上測量焦慮[47]。

3.1.7 Morris水迷宮

Morris水迷宮(MWM)最初是由莫里斯開發的，被心理學家和神經科學家廣泛用于評估嚙齒動物的空間學習和記憶能力[48], 它依靠遠端線索從開放場地周邊的起始位置導航到水下逃生平臺。MWM已被證明是一種與海馬突觸可塑性和NMDA受體功能密切相關的可靠的檢測方法[49]。

3.2 斑馬魚行為學測試指標

3.2.1 新穎水族箱實驗（Novel tank test, NTT）

這種新穎的水箱測試將斑馬魚引入一個陌生的環境，從而引發焦慮反應，這種反應是通過最初游向水箱較低區域(稱為地理趨向性)的偏好來衡量的，隨著時間的推移，探索性的向上運動逐漸增加，一般來說，進入水箱上半部分的潛伏期較長，花在頂部的時間減少，以及不穩定的運動和凍結增加表明焦慮[50]。

3.2.2 黑白箱測試（Light/dark box）

它基于成年斑馬魚對黑暗和光明區域的自然偏好(稱為暗向性)，重點放在進入的潛伏期，過渡的次數，以及在白色或淺色的一半花費的時間。抗焦慮行為表現為白色隔間的活動增加，而黑色隔間的活動表明焦慮。這一范式在斑馬魚幼體中有進一步的應用，然而，與成蟲不同的是，幼蟲具有趨光性，因為它們更喜歡光明的地方而不是黑暗的地方，從而產生了相反的行為現象[51-53]。

4 總結和展望

綜上所述，抑郁模型的建立對于研究疾病的機制，藥物篩選有著重要的作用。嚙齒動物應用較成熟但其大腦結構簡單；非人靈長類與人類親緣關系近，但因造價和技術手段受到限制，并未大范圍應用；斑馬魚因其獨特的優勢，已經成為一種用于抑郁癥轉化研究的生物。雖然抑郁模型多種多樣，但目前沒有任何一種抑郁模型能夠完全涵蓋所有癥狀，因此，要根據實驗目的選擇合適的抑郁模型，同時要選擇合適的評價指標確定模型是否成功及評價動物的抑郁狀態。