慢性束缚应激模型对小鼠社交行为的影响

高 杰，张 楠，宋铭晶，孙秀萍

(北京协和医学院比较医学中心,中国医学科学院北京协和医学院实验动物研究所,

卫生部人类疾病比较医学重点实验室,国家中医药管理局人类动物模型三级实验室,北京 100021)

研究报告

慢性束缚应激模型对小鼠社交行为的影响

高 杰1，张 楠1，宋铭晶1，孙秀萍1

(北京协和医学院比较医学中心,中国医学科学院北京协和医学院实验动物研究所,

卫生部人类疾病比较医学重点实验室,国家中医药管理局人类动物模型三级实验室,北京 100021)

目的 探讨慢性束缚应激模型对小鼠社交行为的影响,为应激所致抑郁模型的社会行为学评价方法提供数据支撑。方法 采用慢性束缚加孤养方法建立应激所致抑郁模型,模型组每日束缚4 h(10:00～14:00),连续进行35 d,单笼饲养。应用糖水偏爱测试确定模型成功,应用社会趋避实验评价慢性束缚应激所致抑郁模型对小鼠社交行为的影响。结果 糖水偏爱实验结果显示,慢性束缚组糖水偏爱指数明显下降,与正常组比较具有显著性差异(P＜0.01)。社会趋避实验结果显示,正常组对刺激鼠笼的嗅闻时间及频次多于空鼠笼,并具有显著性差异(P＜0.05,P＜0.01);慢性束缚组对刺激鼠笼和空鼠笼的嗅闻时间及频次相比,无显著性差异。慢性束缚组嗅闻刺激鼠笼时间及频次明显少于正常组,二者相比具有显著性差异(P＜0.05,P＜0.01)。慢性束缚组动物第一次嗅闻刺激鼠笼的潜伏期明显比正常组长,二者相比具有极显著性差异(P＜0.01)。慢性束缚组对刺激鼠笼的偏好指数明显小于正常组,二者具有极显著性差异(P＜0.01)。结论 慢性束缚应激小鼠社交回避的行为学表现,为应激所致抑郁模型社会行为学评价体系的建立提供数据支撑。

慢性束缚;应激;社交行为,小鼠

抑郁症是一种以显著而持久的兴趣缺失、心境低落为主要特征的慢性、反复发作性精神障碍[1]。应激生活事件是抑郁症发生的重要始动因素,因此应激动物模型在抑郁症的病理生理机制研究及抗抑郁药物筛选等方面发挥着重要作用[2]。表观效度,即应激动物模型症状学(或行为学)表现和抑郁症临床表现的相似性是抑郁症动物模型的必备要素之一[3]。目前,虽有兴趣缺失和行为绝望等经典行为学评价指标,但并未形成应激抑郁症动物模型行为学评价的标准体系。抑郁症临床表现的多样性,使应激抑郁症动物模型的行为学评价方法正逐渐多样化,并开始形成二维化评价方法[4]。近些年来,人们发现应激抑郁症动物模型的社会能力尤其是社交能力下降,如社会失败等抑郁模型出现动物社交回避或缺乏,抗抑郁药物可以逆转应激所致的社会行为改变[5]。本文采用慢性束缚加孤养方法制成应激抑郁模型,观察其对小鼠社交行为的影响,以期为应激抑郁模型的社会行为学评价方法提供数据支撑。

1 材料和方法

1.1 动物

C57BL/6J雄性小鼠,SPF级,体重25 g。由北京华阜康生物科技股份有限公司提供【SCXK(京) 2014-0004】。实验在中国医学科学院医学实验动物研究所行为学实验室进行【SYXK(京)2014-0029】。动物自由进食进水,室内温度:23℃～25℃,相对湿度:(55±10)%。维持12 h光照/12 h黑暗的昼夜节律。动物适应环境一周进行实验。

1.2 仪器

动物行为学视频跟踪系统(Noldus Information Technology,EthoVision XT,The Netherlands))

1.3 实验方法

动物随机分为正常组和慢性束缚加孤养组,每组10只。模型组动物单笼饲养,慢性束缚方法参照文献[6],将动物置于50 mL离心管(离心管上烙制直径2 mm小孔数十个,用于通风),每日束缚4 h (10:00～14:00),连续进行35 d。正常组动物5只/笼,不给予任何干预,放置在另一房间。造模结束,进行糖水偏爱测试和社会趋避实验。

1.3.1 糖水偏爱测试

根据文献报道[7],糖水偏爱测试方法分为训练期和测试期。训练期内,使动物适应蔗糖饮水,第一个24 h,给予动物两瓶1%蔗糖水,第二个24 h,给予动物一瓶1%蔗糖水,一瓶纯水。测试前不禁食禁水,测试期,同样给予动物一瓶1%蔗糖水,一瓶纯水,测试时间为15 h。为避免位置偏爱影响因素,测试中间,将两瓶位置互换。测试结束,计算糖水偏爱指数(糖水偏爱指数=糖水消耗/总液体消耗×100%)。

1.3.2 社会趋避实验

动物在测试房间适应1 h后,进行社会趋避实验。根据文献[8],首先将动物置于50×50×50 cm的方形敞箱中,自由适应5 min。测试时,在敞箱的一个角落放置一空鼠笼,其对角角落放置一相同鼠笼,鼠笼内放置一只刺激鼠(stranger)。鼠笼上有圆孔,实验鼠和刺激鼠可以通过嗅觉接触。将实验鼠放入敞箱,应用EthoVision XT行为轨迹跟踪系统,记录10 min内实验鼠接触空鼠笼和刺激鼠笼的时间、频次及第一次接触鼠笼的潜伏期。实验结束,将实验鼠取出,归笼。偏好指数(preference index) =实验鼠接触刺激鼠笼时间/接触空鼠笼时间。接触行为表现为主动嗅闻(sniffing),定义为实验鼠的鼻尖距离鼠笼2 cm以内范围。

1.4 统计学处理

实验结果以均数±标准误(mean±SEM)表示。采用SPSS 20.0统计软件进行分析。采用单样本KS检验进行正态分布检验,正态分布数据采用独立样本T检。P＜0.05为有统计学意义。

2 结果

2.1 慢性束缚模型对小鼠糖水偏爱测试的影响

如图1所示,慢性束缚模型组糖水偏爱指数下降,与正常组比较,具有极显著性差异(P＜0.01)。

2.2 慢性束缚模型对小鼠社交行为的影响

如图2A和2B所示,慢性束缚组和正常组动物的运动路程和运动速度无显著性差异,即慢性束缚加孤养的应激因素对动物的运动能力未产生影响。如图2C和2D所示,正常组对刺激鼠笼的嗅闻时间及频次多于空鼠笼,并具有显著性差异;而慢性束缚组对刺激鼠笼和空鼠笼的嗅闻时间及频次相比,无显著性差异。慢性束缚组动物嗅闻刺激鼠笼时异(P＜0.05,P＜0.01)。如图2E所示,慢性束缚组动物第一次嗅闻刺激鼠笼的潜伏期明显比正常组长,二者相比具有极显著性差异(P＜0.01)。如图2F所示,慢性束缚组对刺激鼠笼的偏好指数明显小于正常组,二者具有极显著性差异(P＜0.01)。

图1 慢性束缚模型对糖水偏爱指数的影响Note:＊＊P＜0.01,compared with the control group.Fig.1 Effect of chronic restraint stress onsucrose preference test

3 讨论

间及频次明显少于正常组,二者相比具有显著性差

慢性束缚是抑郁症常用的应激模型,可操作性强,重复性好,并能够模拟抑郁症的核心症状-兴趣缺失[9]。本研究从社会应激角度出发,又加入孤养的应激方法,使模型更符合抑郁症发病的理论基础。糖水偏爱实验是评价兴趣缺失的经典实验。本研究结果显示慢性束缚模型组糖水偏爱指数下降,与正常组比较,具有极显著性差异,显示抑郁模型成功。

图2 慢性束缚模型对社会趋避实验的影响Note:*P＜0.05,＊＊P＜0.01,compared with the control group;#P＜0.05,##P＜0.01,compared with empty cage.Fig.2 Effect of chronic restraint stress on sociability test

社会趋避实验(social approach-avoidance test)是一种可操作性强的啮齿类动物社交行为学评价方法,比较经典的是三箱社会趋避实验方法,用两个挡板将长方形箱体分为三箱结构,挡板上有门,供动物自由穿梭。该实验允许受试动物对刺激鼠做出接近或逃避选择,具有较高的敏感性。动物自由适应三箱环境后,在两端的箱体内各放入一个鼠笼,其中一个鼠笼放入刺激鼠,另一个为空鼠笼。将受试动物放入中间箱体,两侧门打开,采集动物接触刺激鼠和空鼠笼的时间、频次及潜伏期等,以及动物在两端箱体的运动路程、时间、进入频次等,并据此描述动物的社会偏好行为。动物行为轨迹分析软件采用头-体-尾三点跟踪方式,其精确程度与摄像头和受试动物的距离有关,距离越短,跟踪越准确。本研究根据三箱方法,略有改动。在一个方形箱体的对角角落放入两个鼠笼,方形箱体长度是三箱结构的1/2,因此可降低摄像头的高度,从而使动物行为轨迹分析软件更为精确的跟踪动物的头-体-尾三点。

抑郁症的临床表现多种多样,涉及清绪、认知及躯体症状等。社会能力下降是其经常伴发的症状之一,患者职业功能受损,不能融入社会,进一步影响其人格发展[10]。针对抑郁症临床表现的多样性,应激抑郁症动物模型行为学评价正逐渐趋向多样化,并结合经典的评价方法,开始形成二维化评价体系。社会能力尤其是社交能力在应激抑郁症动物模型的行为学评价正引起重视,社会趋避实验可能与强迫游泳和悬尾实验一样,在应激抑郁模型行为学评价中具有同等重要的价值[4]。已有研究表明社会趋避实验与悬尾实验具有很好的相关性[5]。另一方面,丙咪嗪、地昔帕明等抗抑郁药物可以明显改善动物模型的社交能力,提示其具有良好的预测效度[11]。本研究将环境应激和社会应激因素相结合,建立慢性束缚加孤养模型,通过社会趋避实验观察其对社交行为的影响。结果表明,慢性束缚模型组对刺激鼠的探索时间及频次明显减少,探索潜伏期明显延长,社交偏好指数明显下降,显示一定程度的社交回避。这与Van等人报道的单纯慢性束缚即可引起小鼠社交回避的结果一致[12]。

综上,本研究通过社会趋避实验,发现慢性束缚加孤养应激模型出现社交回避和缺乏,为将社会趋避实验纳入应激抑郁动物模型行为学评价方法体系提供数据支撑,为应激抑郁模型标准行为学评价体系的建立奠定基础。

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Effect of chronic restraint stress on sociability in m ice

GAO Jie1,ZHANG Nan1,SONG Ming-jing1,SUN Xiu-ping1
(Comparative Medicine Center,Peking Union Medical College(PUMC),and Institute of LaboratoryAnimal Science, Chinese Academy of Medical Sciences(CAMS);Key Laboratory of Human DiseaseComparative Medicine,Ministry of Health; Key Laboratory of Human Disease Animal Models,State Administration of Traditional Chinese Medicine,Beijing 100021,China)

Objective To investigate the effect of chronic restraint stress on sociability in mice.M ethod Chronic restraint stresswas applied to establish stress depressionmodel.Themice were individually housing and restrained for 4 h per day in a 50 mL polypropylene conical tube with ventilation holes.This daily restraint was repeated for 35 consecutive days.The sucrose preference test was applied to evaluate the model.The social approach-avoidance test was used to assess the effect of chronic restraint stress on sociability.Results The sucrose intake was significantly reduced in chronic restraint stress model compared with the control mice(P ＜0.01).The control group investigated the social stimulus(stranger cage)significantly longer than the object stimulus(empty cage),thereby demonstrating normal social preference.Themodel group showed a decrease(sniffing time and frequency)in social investigation(P＜0.05,P ＜0.01,vs the control group). The chronic restraint stress group did not demonstrate social preference.The preference index in chronic restraint stressmodel(ratio time sniffing stranger vs.empty cage)was significantly lower compared withthe controlmice(P＜0.01).Conclusion The chronic restraint stress showed social avoidance in sociability test.

Chronic restraint;Stress;Sociability;Mice

R332

A

1671-7856(2015)03-0009-04

10.3969.j.issn.1671.7856.2015.003.02

2015-03-02

北京市自然科学基金资助项目(7142105)。

高杰(1986-),男,硕士,研究方向:实验动物学。

孙秀萍(1974-),女,助理研究员,博士,研究方向:神经精神疾病药理及方法学。