应激动物模型的研究进展

吕文婷+吴华丽+裴思然+尚靖

摘要：应激动物模型已经成为在医学领域中广泛应用手段，尤其在抑郁症等精神疾病当中，应激模型是主要造模手段。目前存在多种抑郁造模方法，且每种造模方法对动物的影响存在差异，有些造模方法不能够完全反映人类抑郁症的发病原因，因此建立一种合适的应激抑郁模型十分重要。对常用的应激抑郁模型进行了综述。

关键词：束缚应激；CUMS；孤养；社交失败

中图分类号：R318 文献标识码：B 文章编号：1007-273X（2016）06-0012-03

应激（Stress）是指机体在受到强烈的内外环境因素的刺激时所出现的非特异性全身反应。应激和许多疾病之间有着密切的联系。社会应激能够引起许多精神和行为障碍性疾病，包括焦虑、抑郁、物质滥用、性功能下降等。

随着应激与疾病的关系越来越被人们所重视，应激动物模型的建立已经成为在医学领域中广泛涉及的实验手段[1]。其中，在抑郁症研究当中最为常用的模型是束缚应激、慢性不可预见性刺激（CUMS）模型、孤养（Social isolation）模型和社交失败应激（Repeated social defeated，RSD）模型等。下面对常用应激模型进行了介绍。

1 束缚应激模型

1.1 模型简介

束缚应激是一种非损伤性刺激，属于心理应激模型范畴。早期人们利用软带捆绑动物四肢，也将动物头部进行固定，通过这种方式来进行束缚应激造模。但是，这种方式只制造了最纯粹的挫折应激，并且剥夺了动物活动的自由。目前常用的束缚应激造模方式是将动物置于自制的圆柱形筒内，筒身上钻有若干小孔以便动物呼吸，筒底部铺有衬布以便吸收动物的排泄物。这种方式既能将动物束缚于固定物中，产生束缚刺激的作用，同时也满足动物拥有一定的自由空间。根据束缚刺激的时间长短，束缚应激可分为急性和慢性束缚应激。急性束缚应激是指只给与动物一次束缚应激，且束缚时间较短（几十分钟到几小时），慢性束缚应激是指在一段时间内，每天定时给与动物一定时间的束缚刺激。

此外，也有束缚应激和其他应激方式相结合的作法，称为复合束缚应激。如束缚应激和冰冷应激、浸水应激相结合。复合束缚应激模型常被用来模拟一种以上刺激因素诱发的心理应激反应。Filaretova等[2]将雄性成年Wistar大鼠固定在支架板上并放入室温为4℃的室内3 h，建立了复合束缚应激动物模型。结果发现随着应激时程的进行，复合束缚应激动物胃黏膜组织较单纯束缚组损伤明显加重，表明寒冷环境能够加剧心理应激对消化系统的损伤。

1.2 束缚应激对动物的影响及应用

Sung等[3]采用大鼠束缚应激模型，通过18FDG micro PET研究应激大鼠脑葡萄糖代谢的变化，结果发现应激大鼠下丘脑、内嗅皮层和梨状皮层代谢增高，而背侧海马、丘脑、感觉/运动皮层、纹状体、上丘和小脑代谢降低。而在Pruessner等研究中下丘脑代谢是降低的[4]。研究人员分析，这可能是由于两个试验中应激原的强度不同而导致的。

HPA轴（下丘脑-垂体-肾上腺皮质轴）是人体的重要内分泌应激系统，大脑通过控制HPA轴活动影响机体在应激情境中皮质醇的分泌，同时皮质醇分泌对大脑也具有负反馈作用。海马结构中富含糖皮质激素受体（GR），因此应激可通过糖皮质激素（GC）导致一系列神经性可塑性调节从而造成海马损害[5]。Gdek-Michalska等[6]发现束缚应激造模的抑郁症大鼠前额叶皮质和海马中糖皮质激素受体（GR）表达量显著下降，下丘脑中盐皮质激素受体 （MR） 水平提高。

2 慢性不可预见性刺激模型（CUMS）模型

2.1 模型简介

在抑郁症研究中，CUMS是最被广泛接受的抑郁动物模型。CUMS是指将多种不同的应激因素（通常包括束缚、夹尾、禁食禁水、明暗颠倒等）每天随机1种，连续21 d，其应激因素种类繁多，具有多变性、随机性，可防止动物产生适应性。但其对动物躯体的机械刺激较明显，偏重躯体应激范畴[7]。

2.2 CUMS对动物的影响及应用

研究发现CUMS可导致多个脑区结构变化或功能异常，如海马、杏仁核、前额叶、下丘脑、脑干等。Luo等[8]发现海马中5-HT和神经肽Y（NKY）的含量下降可能与CUMS引起的抑郁症状有关。Zhang等[9]发现 CUMS造模的抑郁症大鼠的外侧杏仁核（Lateral amygdala ，LA）超微结构改变，棘突触数量减少、密度降低、厚度变薄。LA中与突触形成有关的物质，如脑源性神经营养因子 （BDNF）、 PSD-95 、突触素等的表达量显著降低。王海涛等[10]采用慢性不可预见性温和应激（CUMS）方法建立抑郁Wistar大鼠模型，利用免疫印迹方法（Western blot）检测pMAP-2（磷酸化的微管相关蛋白-2）变化。发现模型组大鼠杏仁核组织中MAP-2磷酸化增高（P<0.05）。MAP-2是目前研究最为广泛的微管相关蛋白，参与神经元突起生长和突触可塑性过程，在神经发育和神经可塑性过程中发挥重要作用。MAP-2磷酸化后，MAP-2与微管解离，微管更动态，神经可塑性增强。Mao等[11]利用免疫分析和ELASA技术，研究了CUMS造模的SD大鼠海马和前额叶皮质中5-HT和BDNF含量的变化。发现模型组与正常组相比，海马和前额叶皮质中5-HT和BDNF含量显著下降（P<0.01）。Xi等[12]利用磁共振成象（MRI）和磁共振波谱学（MRS）技术，研究了CUMS造模的抑郁症大鼠海马体积和神经生化改变， 1H-MRS发现CUMS 能够使大鼠海马中N-乙酰天冬氨酸（NAA）含量下降，但对左侧和右侧的海马体积无影响。Hu等[13]制造了CUMS大鼠抑郁模型，利用18FDG Micro PET方法检测脑部糖代谢，发现CUMS 制造大鼠抑郁模型4周后，左侧听觉皮层激活，左侧梨状皮层、左侧下丘、隔核和导水管周围灰质活动减弱，脑部变化具有不对称性，左半球变化更明显。证明这些脑区跟机体对应激的调节作用有关。但Lin等[14]发现CUMS造模的大鼠大脑右半球糖代谢加强。

3 其他应激模型

3.1 行为绝望模型

行为绝望试验指强迫游泳试验（FST）。FST最早由Porsolt描述，也称Porsolt试验15。传统FST将大鼠置于水深15～18 cm的圆柱形透明容器中，进行15 min“前游泳”。“前游泳”对大鼠而言是一种不可逃避的应激，造成“抑郁反应”。然后将大鼠从泳池中取出、烘干，进行干预（药物或者治疗），干预后放回笼中饲养。“前游泳”应激24 h后，将大鼠再次置于泳池中，进行5 min“测试游泳”并录像，测评大鼠游泳行为与不动行为，分析干预措施对大鼠行为的影响，推测其抗抑郁活性[15]。FST的优势在于它造模方法简单，且大鼠遭受强迫游泳应激后产生的不动行为对抗抑郁药物敏感，为研究抗抑郁药物提供了一个很好的工具。

但FST假阴性或假阳性率高，因此只能为抗抑郁药试验提供参考，不能作为判定标准。

3.2 社交应激模型

人长期处于社交压力的影响下会产生兴趣缺失、焦虑等行为学的改变。同样，动物多次暴露于社交压力中也会产生同样的行为学改变。文献中报导过的社交应激模型有孤养模型、社交失败模型等。

3.2.1 孤养模型 孤养动物模型指动物断奶后单只单笼隔离饲养于安静环境中，饲养时间一般为4～6周。孤养效应在天生喜欢群居的动物更明显，故应用啮齿类动物研究较多。孤养模型经常与其他应激模型配合使用，如CUMS模型。

大量研究发现，孤养动物模型有神经、内分泌、免疫等多个系统的结构和功能的病理变化。所以孤养动物模型可以模拟人类的精神障碍疾患，对孤养动物模型的研究有望阐明人类焦虑、抑郁、精神分裂等精神疾病的机制。此外，研究发现幼年孤养的动物成年后重新回归社会没有减轻其行为障碍[16]，表明孤养能够使动物产生永久的行为缺陷。

3.2.2 社交失败模型 RSD模型在小鼠上应用最为常见，有时也用大鼠。造模过程是将体形大，攻击性强的小鼠（通常是CD1小鼠）和试验组小鼠放在一起，引起攻击性CD1小鼠攻击试验组小鼠。几分钟后，用带孔的透明塑料板将它们分开并相处过夜。塑料板的作用是使试验组小鼠不能接触攻击性CD1小鼠，但可以看到攻击性CD1小鼠并能闻到其气味。以上试验过程重复5～10 d。此种应激方式将小鼠重复地暴露在社交失败的压力下，能够引起明显的以兴趣缺乏、焦虑和社交回避行为为特点的抑郁症样表现[17]。

Watt等[18]利用3周龄的雄性SD大鼠建立了RSD模型，发现RSD模型组大鼠成年后会出现焦虑症状，且多个脑区的单胺类神经递质含量发生变化。Novick等[19]发现RSD应激大鼠成年后出现空间记忆障碍，在T迷宫试验和八臂迷宫试验中错误率增加。

3.2.3 其他 除孤养和RSD模型外，还有母子分离模型、旁观电击模型等社交应激模型。Dou等[20]给一组大鼠实施足底电击，同时让另一组大鼠在旁边观看。由此制造大鼠的心理应激模型。观看电击的大鼠虽然没有受到躯体刺激，但同样引起了抑郁样症状。这种应激方式引起了大脑海马区锌含量发生变化，包括锌总量下降和游离锌离子含量增加。

4 各种应激动物模型之间的比较

研究发现，不同应激模型对动物神经、免疫、内分泌方面的影响不同。李琦等[21]发现CRS和CUMS对大鼠海马CA3区的热休克蛋白70（HSP70）表达的影响不同，CRS大鼠的HSP70表达量比CUMS大鼠更高，且海马CA3区的损伤比CUMS大鼠更明显。廖莎等[22]发现CRS能够引起小鼠胸腺指数和脾指数下降，而CUMS对小鼠胸腺指数和脾指数无明显影响。郑兴宇等[23]采用NMR代谢组学技术，对慢性轻度不可预见性刺激激抑郁模型（CUMS）与慢性束缚应激抑郁模型（CRS）大鼠尿液进行NMR数据分析，表明CUMS组各样品散点比较集中，CRS组点较分散，说明CUMS造模更加稳定。

5 展望

目前用于精神疾病的应激模型种类很多，这些模型在疾病机制研究和药物开发中发挥了重要作用。但目前的应激模型存在很多问题，一方面造模方式和人类精神疾病的发病原因还是有很大的不同，无法完全模拟人类疾病的病因；另一方面，造模方法很多，且选择不同造模方法，得到的效果也不完全相同，因此不同的造模方法可能带来不同的研究结果。因此，创造一种更为贴近人类精神疾病发病原因的应激模型十分重要，希望未来的研究者能够设计出更为理想的应激动物模型。

参考文献：

[1] 娜 琴， 程 飚， 陈阿梅. 应激动物模型构建方法及效果评价的研究进展[J]. 中国组织工程研究，2011，15（11）： 2051-2054.

[2] FILARETOVA L P， FILARETOV A A， MAKARA G B. Corticosterone increase inhibits stress-induced gastric erosions in rats[J]. American Journal of Physiology-Gastrointestinal and Liver Physiology， 1998， 274（6）： G1024-G1030.

[3] SUNG K K， JANG DP， LEE S， et al. Neural responses in rat brain during acute immobilization stress： a FDG micro PET imaging study[J]. Neuroimage， 2009， 44：1074-1080

[4] 吴东辉. 应激引起大鼠海马神经生化改变的研究[D]. 广东汕头：汕头大学， 2002.

[5] TAKUMA K， MIZOGUCHI H， FUNATSU Y， et al. Placental extract improves hippocampal neuronal loss and fear memory impairment resulting from chronic restraint stress in ovariectomized mice[J]. Journal of Pharmacological Sciences， 2012， 120（2）： 89-97.

[6] GDEK-MICHALSKA A， SPYRKA J， RACHWALSKA P， et al. Influence of chronic stress on brain corticosteroid receptors and HPA axis activity[J]. Pharmacological Reports， 2013， 65（1163）： 1163-1175.

[7] 李晓秋， 许 晶. 抑郁动物模型的研究进展[J]. 中华精神科杂志， 2002， 35（3）：184-186.

[8] LUO D D， AN S C， ZHANG X. Involvement of hippocampal serotonin and neuropeptide Y in depression induced by chronic unpredicted mild stress[J]. Brain Research Bulletin， 2008， 77（1）： 8-12.

[9] ZHANG L， LUO J， ZHANG M， et al. Effects of curcumin on chronic， unpredictable， mild， stress-induced depressive-like behaviour and structural plasticity in the lateral amygdala of rats[J]. The international journal of neuropsychopharmacology/official scientific journal of the Collegium Internationale Neuropsychopharmacologicum （CINP）， 2014： 1-14.

[10] 王海涛， 徐爱军， 阚 泉， 等. 应激性抑郁症大鼠杏仁核微管相关蛋白表达的实验研究[J]. 神经解剖学杂志， 2012， 28（2）： 187-190.

[11] MAO Q Q， HUANG Z， ZHONG X M， et al. Piperine Reverses Chronic Unpredictable Mild Stress-Induced Behavioral and Biochemical Alterations in Rats[J]. Cellular and Molecular Neurobiology， 2014： 1-6.

[12] XI G， HUI J， ZHANG Z， et al. Learning and memory alterations are associated with hippocampal N-acetylaspartate in a rat model of depression as measured by 1H-MRS[J]. PloS One， 2011， 6（12）： e28686.

[13] HU H， SU L， XU Y Q， et al. Behavioral and [F-18] fluorodeoxyglucose micro positron emission tomography imaging study in a rat chronic mild stress model of depression[J]. Neuroscience， 2010， 169（1）： 171-181.

[14] LIN Z， SHI L， LU J， et al. Effects of curcumin on glucose metabolism in the brains of rats subjected to chronic unpredictable stress： a 18 F-FDG micro-PET study[J]. BMC Complementary and Alternative Medicine， 2013， 13（1）： 1-9.

[15] PORSOLT R D， ANTON G， BLAVET N， et a1. Behavioral despair in rats： a new model sensitive to antidepressant treatments[J]. Eur J Pharmacol， 1978，47（4）： 379-391

[16] MARSDEN C A， KING M V， FONE K C F. Influence of social isolation in the rat on serotonergic function and memory-Relevance to models of schizophrenia and the role of 5-HT< sub> 6 receptors[J]. Neuropharmacology， 2011， 61（3）： 400-407.

[17] KUDRYAVLSEVA N N， BAKSHTANOVSKAYA I V， KORYAKINA L A. Social model of depression in mice of C57BL/6J strain[J]. Pharmacol Biochem Behav， 1991， 38（2）： 315-320.

[18] WATT M J， BURKE A R， RENNER K J， et al. Adolescent male rats exposed to social defeat exhibit altered anxiety behavior and limbic monoamines as adults[J]. Behavioral NeuroScience， 2009， 123（3）： 564.

[19] NOVICK A M， MIILLER L C， FORSTER G L， et al. Adolescent social defeat decreases spatial working memory performance in adulthood[J]. Behav Brain Funct， 2013， 9： 39.

[20] DOU X， TIAN X， ZHENG Y， et al. Psychological stress induced hippocampus zinc dyshomeostasis and depression-like behavior in rats[J]. Behavioural Brain Research， 2014，272，133-138.

[21] 李 琦， 潘 芳， 江 虹， 等. 不同应激方式与时程对大鼠海马 CA3 区 HSP70 表达及血清皮质醇含量的影响[J]. 山东大学学报： 医学版，2006，43（11）：1001-1005.

[22] 廖 莎，周 佳，平锋锋，等. 慢性束缚与慢性不可预期温和应激抑郁模型小鼠的行为学比较及其发生机制研究[J]. 西北农林科技大学学报 （自然科学版），2012（11）：005.

[23] 郑兴宇，高晓霞，刘晓节，等. 基于代谢组学技术应激抑郁动物模型的评价[J]. 药物评价研究，2010，33（3）：175-179.