慢性不可预知性温和应激致抑郁样大鼠模型的研究进展

2020-09-03 06:52:44王安娜高雪松赵静洁
实验动物与比较医学 2020年4期
关键词:造模受体动物

赵 谦, 王安娜, 高雪松, 李 丽, 赵静洁

(1. 首都医科大学附属北京友谊医院中医科,北京 100050;2. 北京市隆福医院康复医学科北苑院区,北京 100010)

抑郁症(depression)是一种伴随行为学改变、神经系统改变和其他生理病理变化的心身障碍性疾病,其发病机制复杂,症状表现多样,严重影响患者的生存质量和社会功能。世界卫生组织报告指出,到2030年,抑郁症将成为最大的健康挑战[1]。对抑郁症病理机制的研究和疗效确切的药物研发迫在眉睫。建立人类疾病动物模型对于认识疾病的发生、发展规律及防治措施意义深远,是现代医学研究的重要方式。在模拟抑郁症的动物模型研究中,有药物、手术及基因敲除等多种不同的方式,而慢性不可预知性温和应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)模型是近年来广受关注的一种抑郁症研究模型,其疾病发生和表现形式更符合人类的发病原因,可模拟人类的抑郁症状及一系列抑郁后生物化学改变,符合模型三效度(预测效度、结构效度、表面效度)要求,已被广泛应用于抑郁症研究领域。本文检索中英文数据库中关于CUMS 模型的相关文献,从造模方法、行为学特征和病理生理特征三个方面对其进行全面综合思考,综述CUMS 致抑郁样大鼠的生理病理变化,以期为抑郁症研究动物模型的选择提供思路。

1 资料和方法

1.1 资料来源和检索策略

作者于2019年1月在中国知网(CNKI)、万方数据知识服务平台、PubMed 数据库进行检索;其中检索式为主题(包含题目、关键词和摘要)和关键词,检索词为CUMS、慢性不可预知性应激(chronic unpredictable stress,C US)、慢性应激(ch r oni c mi l d s t r es s,CMS)、抑郁的(depressive)和大鼠(rat),共检索出3291 篇相关文献。

1.2 文献纳入标准和排除标准

纳入标准:(1)以CUMS、CUS、CMS作为造模方法,探讨模型动物病理变化的相关文献;(2)2010年12月至2019年8月公开发表的期刊文献;(3)同类文献选择研究设计合理、科学可信的文章或在权威杂志上发表的文章。

排除标准:(1)文献为个案报道或编辑意见文体;(2)文献存在研究方向重复、实验动物品系不明、造模流程缺失等问题;(3)非中英文研究文献。

1.3 质量评估与数据提取

本次综述最终纳入文献120 篇,引用文献69篇。 约2/3 文献是近5年内的。如中英文观点一致,选择文献质量较高的纳入。纳入的文献着重阐述慢性应激对抑郁样大鼠病理改变机制的相关研究。因造模应激方法多,时间长短不一,不适合Meta 分析,仅作定性描述。

2 文献研究情况

2.1 造模方法

动物模型作为精神类疾病的研究工具,通过模型操作导致动物行为改变,研究者将这些行为变化与精神疾病相对应,以此加深对人类精神疾病病理学的认识。1980年Katz 等[2]将大鼠暴露于各种应激中,建立了CMS 模型。他们发现,抗抑郁药物可以逆转应激大鼠的行为学变化,并且使应激大鼠糖水消耗减少。尽管目前CMS模型已被广泛应用于抑郁症的研究中,但各个实验室对于这个模型的名称不尽相同,例如CMS、CUS和CUMS 等。尽管名称不同,但对于应激压力来说,实际操作中并无较大差异;“不可预知unpredictable”则指的是随机使用应激操作[3]。

2.1.1 动物品种选择 在本文所纳入的文献中,选用SD 大鼠作为模型动物的文献占74.56%,选用Wistar大鼠作为模型动物的文献占25.44%,其中雄性大鼠占74.34%。所选用大鼠的体质量在150~300 g。

2.1.2 应激种类选择 研究者所选的应激种类主要有:禁水禁食、昼夜颠倒、持续光照、束缚、白噪音(声音中频率分量的功率在整个可听范围内都是均匀的)、倾斜鼠笼、冰水游泳、夹尾、足底电击、水平振荡、两笼合并、热应激、湿笼、强光频闪、悬尾、陌生物品和异味应激等。CUMS 的应激方法众多,各实验室选择的组合方式不尽相同。Antoniuk 等[4]在发表于2019年的Meta分析中共对408篇论文的应激规程进行了定量分析。他们发现,在大鼠的CUMS 模型中,大多数应激规程中都包括禁食和禁水(分别为12.5% 和12.2%)、昼夜颠倒(11%)、湿垫层(10.7%)、笼倾斜(10.2%)、社会压力(7.7%)、强迫游泳(6.5%)和束缚(4.4%)。本文对所纳入文献中涉及的应激出现的频率也做了统计,可供读者在选择CUMS应激种类时作参考(表1 )。

表1 CUMS模型造模所使用应激方法的文献数量及频率统计Figure 1 Statistical datum of literature quantity and frequency of stress methods used in CUMS

2.1.3 应激的具体操作 实验者们多采用禁食禁水24 h、湿垫层24 h、笼倾45°、5 ℃冷水游泳10 min、40 ℃热水游泳10 min、夹尾1 min等进行应激操作,每日使用1 种应激或多种应激,同种应激方法不能连续出现,使大鼠不能预知应激的发生,以避免产生适应。然而值得注意的是,在对应激时段的安排方面 ,有研究显示为9∶00~11∶00,也有文章认为大鼠需要相对安静和睡眠的时候予以应激会增加应激强度,使大鼠更易发生应激反应,大部分文章未描述具体应激时段;每一种应激的具体操作也无统一标准。

2.1.4 造模时间 Antoniuk 等[4]通过糖水偏好实验发现,实验动物对造模时间的敏感性存在差异。SD 大鼠对6 周和8 周的造模时间更敏感,造模3 周、4 周、6 周的Wistar 大鼠的糖水消耗值更低。本文所纳入的文献中,造模时间为3 周的文献占35%,5 周和6 周的文献各占9%,另有少量文献造模时间选用2 周、11 周或12 周。

2.2 模型评价

行为学实验广泛用于神经精神类疾病动物模型的评价,在啮齿类动物情绪测试中,可用于评估模型动物的抑郁、焦虑行为。20世纪末,研究者对CUMS模型大鼠的行为学评价方法比较单一,主要应用糖水偏好实验说明奖赏系统受损可能是大鼠快乐体验能力缺乏的主要机制[5]。此后模型评价方法逐渐丰富,旷场实验、高架十字迷宫实验和游泳不动实验等逐渐被应用于模型评价中。

2.2.1 糖水偏好实验 1981年,Katz 等[6]首次在抑郁大鼠造模过程中发现,应激后的大鼠蔗糖和糖精水的消耗减少达50%,并进一步发现三环类抗抑郁药丙咪嗪可显著增加模型组大鼠糖水的消耗量,随后Willner 等[7]使用糖水偏好实验对CUMS 大鼠进行评价,发现随着应激时间的延长和应激强度增加,模型大鼠的糖水消耗率明显下降,且该结果可被抗抑郁药物去甲丙咪嗪改善。他们的实验同时排除了大鼠糖水消耗减少是由于热量调节失调或应激后血糖升高引起糖水摄入量降低的猜想。此重要发现说明了内源性抑郁症的核心特征是奖励机制缺陷和快感缺乏。现代研究表明,作为中脑“奖励中心”的单胺核团,多巴胺系统边缘通路与奖赏机制有关[8];外侧缰核则是大脑的“反奖励中枢”,其簇状放电方式增强了对腹侧被盖区与中缝背核的抑制,进而导致了快感缺失与行为绝望,是抑郁症发生的充分条件[9-10]。

研究者通过计算正常对照组大鼠与模型大鼠糖水总消耗量、糖水偏好率[糖水偏好率(%) = 糖水消耗/总液体消耗×100 %]的差别发现,模型大鼠糖水偏好率显著下降,即可认为其快感缺失,并进一步认为模型大鼠出现了抑郁表现。

2.2.2 旷场实验 矿场实验也称敞箱实验、户外情景反应,是基于探索的行为学方法检测,它以观察活动量来说明大鼠在新奇环境中的启动、探究行为,以及紧张恐惧情绪和对新环境的警觉性。1934年,Hall[11]首先将该测试用于动物的情绪研究。利用啮齿类动物畏惧空旷场地而又会对新事物产生探索欲望的特性,在同一时间段、相同环境下比较不同组动物的活动状态,客观定量地反映活动量及自主活动功能:水平活动反映动物的运动活性;垂直运动反映动物对新鲜环境的好奇程度;水平移动格数及直立次数表示大鼠的探究行为;理毛时间和次数反映了大鼠对环境警觉性水平;中央格停留时间表示启动活动的潜伏期及回避陌生环境时间;排便量反映了动物在新环境中的紧张恐惧状态。基于抑郁症患者对社会的参与度下降,推测抑郁大鼠在旷场中的表现应为运动量减少及回避行为产生。Kennett 等[12]的实验表明,抑郁大鼠在旷场中表现出水平移动减少、排泄增加、直立水平降低及停留旷场中央时间显著延长,出现蜷缩、僵硬等回避行为。

旷场实验目前用以评价动物自发活动以及焦虑状态,它贯穿于啮齿类动物的行为学研究,并推广到神经学及精神药理学的研究,在检测抗抑郁药物时具有良好的表面效度。

2.2.3 高架十字迷宫实验 该实验利用大鼠对新环境的探究特性和对高悬敞开臂的恐惧,形成矛盾冲突,评价动物是否处于抑郁焦虑状态。高架十字迷宫有一对开臂和一对闭臂。小鼠由于嗜暗性会倾向于在闭臂中活动,但出于好奇心和探究性又会在开臂中活动。在面对新奇应激时,动物同时产生探究的冲动与恐惧,这就造成了探究与回避的冲突行为。该实验以进入开放臂次数(open arm entry)、进入开放臂时间(open arm time)、进入封闭臂次数(close arm entry)、进入封闭臂时间(close arm time)、向下探究次数和封闭臂后腿直立次数等为主要检测指标。开放臂和中央平台区向下探究次数则反映大鼠的探索行为,代表动物对陌生环境的好奇探究或因恐惧而寻求逃避;进入开放臂和封闭臂总次数反映动物运动能力。众多研究表明,动物进入开臂次数及停留时间与焦虑情绪呈负相关,进入开臂次数越少、停留时间越短,说明动物的焦虑情绪越严重。

2.2.4 强迫游泳实验 该实验是基于绝望的行为学检测方法,由法国学者Porsolt 等[13]在1977年发明,起初用于行为绝望(behavioural despair)抑郁模型的评价。实验将大鼠被迫困在局限性透明圆柱形容器中游泳,初入水时大鼠游泳运动剧烈以对抗环境的不适,进而进入一种特征性的漂浮不动状态:身体微蜷,仅露出鼻孔维持呼吸,前爪停止刨水,后爪偶有划动。这种不动状态实际是动物不能脱离困境后放弃逃脱念想的行为,反映了大鼠的绝望状态,属于“行为绝望”。实验通过观察CUMS模型大鼠的强迫游泳的静止时间(除维持其鼻子在水面上必要动作以外,没有任何其他动作)、挣扎时间(大鼠前爪剧烈运动)及游泳时间(前后爪有规律的上下划动)评价模型大鼠的绝望程度。研究表明,与对照组相比,CUMS 模型大鼠的游泳不动时间即静止时间更长,绝望状态更明显。

2.2.5 悬尾实验 与游泳不动实验相似,悬尾实验同样是基于绝望行为的检测方法。该实验主要以固定动物的尾端并将其倒悬,使其因不适体位产生以逃避为导向的剧烈挣扎,活动一段时间后不能摆脱困境,不动状态间歇性出现,此不动性被认为类似绝望行为[14],不动时间越长,则绝望表现更明显。近两年在药理学[15]和转基因动物检测[16]方面的研究均表明,悬尾实验是针对抑郁动物模型可行、有效的行为学评价方法,同时也是抗抑郁药物活性筛查中非常灵敏的行为学检测方法[17]。然而由于大鼠体质量相对较大,固定尾部环节较难实施,采用悬尾实验的研究相对较少。

2.3 病理生理特征

目前对于抑郁症发病机制尚未有统一的认识。众多研究结果表明,抑郁症可能是一种涉及多机制的疾病。目前对于抑郁症的发病机制较公认的有单胺类假说、受体假说、神经元营养/再生假说和基因易感性假说等。应激模型大鼠在造模后形成的一系列病理生理特征与人类抑郁症的发病机制较为符合,总结如下。

2.3.1 单胺类神经递质及受体失调 单胺是与人类情感精神情绪有关的神经递质,主要包括去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)、五羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、多巴胺(dopamine,DA)。1965年,Schildkraut 等提出的经典“单胺假说”是第一个关于抑郁症的神经化学理论,该假说认为NE 或5-HT相对或绝对不足是抑郁症发生的主要原因[18]。基于该假说,早期抗抑郁药物通过抑制突触间隙中单胺类递质的降解(单胺氧化酶抑制剂),抑制突触间隙单胺类递质的再摄取(三环类抗抑郁药),提高突触间隙中单胺类递质的浓度,从而产生抗抑郁作用。目前三环类抗抑郁药、5-HT 去甲肾上腺素再摄取抑制剂(SNRI)、选择性5-HT 再摄取抑制剂(SSRI)仍然是最有效的抗抑郁药物[19]。现代研究者们通过CUMS动物模型发现CUMS确实可以引起单胺类神经递质的失调,如:Alam 等[20]和Duo等[21]发现CUMS模型大鼠海马组织中NE含量下降;一些研究者[21-23]发现模型大鼠海马、腹侧被盖区、苍白球以及腹侧苍白球中DA 的含量下降;Natarajan 等[24]发现CUMS 模型大鼠内侧前额叶皮质和背中缝的5-HT 含量均有所下降。

随着进一步探索,研究者们提出了“现代单胺假说”:单胺类递质自身受体的适应性调节与抑郁症治疗密切相关,传统抗抑郁药物作用的同时急性提高了单胺递质的水平,并诱导单胺系统产生长期的适应性改变,使抑制性自身受体失敏,从而使中枢系统单胺递质活性进一步升高,产生治疗效果。近些年对单胺类递质转运蛋白和受体的研究取得了许多进展,如:Le Francois 等[25]测定了模型大鼠前额叶皮质和中脑5-HT1A 的RNA和蛋白水平,结果显示两个区域内二者含量均下降。吴帅等[26]和王玉婷等[27]发现模型大鼠眶额叶和纹状体内多巴胺D1 受体的含量明显下降。费慧芝等[28]测定模型大鼠海马去甲肾上腺素转运体(noradrenaline transporter,NET)基因的mRNA和蛋白表达量,发现海马内NET mRNA及蛋白的含量明显增多。

2.3.2 其他递质受体障碍 随着神经生物化学理论的发展 ,研究者发现更多种类的受体参与到抑郁症的病理生理过程,包括促离子型受体和促代谢型受体,主要为抑制性氨基酸类γ- 氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)及兴奋性氨基酸类谷氨酸和门冬氨酸。如Zhu 等[29]发现模型大鼠伏隔核中GABA 转运蛋白水平下降,GABA能神经元兴奋性降低;吴帅等[26]、刘慧等[30]和陈慧彬等[31]发现模型大鼠海马内N- 甲基天冬氨酸受体NR2B 亚基含量显著上升。Cuccurazzu 等[32]和Liu等[33]分别测定模型大鼠mGlu2 受体表达、谷氨酸受体亚基GRIA3 的含量,结果发现,二者表达均下调。Li等[34]不仅发现CUMS模型大鼠细胞外谷氨酸积累,还发现其所伴随的死亡相关蛋白激酶1(DAPK1)和N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)的相互作用有所增加,DAPK1 和磷酸化GluN2B表达增多;他们的研究表明DAPK1 与NMDAR GluN2B亚基的相互作用是抑郁症病理生理学中的关键组分,并且可能是抑郁症新的治疗靶点。此外,GAB A 类受体a 和c 均为促离子型受体,GABAb 作为促代谢型受体较新出现于CUMS 模型大鼠研究中,如Gao 等[35]发现模型大鼠下丘脑室旁核中GABAb 受体的表达含量减少,突触前GABAb 受体的含量增加。

2.3.3 神经元营养/再生减少 目前,许多研究者将目光聚焦于神经营养因子假说,起初该假说的研究对象主要涉及脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)、脑源性神经营养因子前体(precursor of brain-derived neurotrophic factor,proBDNF) 及成熟型脑源性神经营养因子(mature form of brain-derived neurotrophic Factor,mBDNF)等单独的神经因子。该假说认为抑郁症患者脑BDNF 水平下降可能与神经营养因子的可塑性降低有关[36]。研究显示,CUMS 模型大鼠脑内BDNF 等神经营养因子含量均出现下降,如:Dandekar 等[37]和孙合亮等[38]发现模型大鼠海马、脑脊液内BDNF 含量显著下降;Bai 等[39]发现模型大鼠海马内proBDNF 的表达明显减少;Zhang 等[40]研究发现,mBDNF 的亲和性受体TrkB 激动剂可改善模型鼠的抑郁症状。因此推测抑郁症的发生可能与B D N F、proBDNF 和mBDNF 之间的动态平衡被打破有关,pr oBDN F 可能是抑郁症的危险因素,而mBDNF 可能是抑郁症的保护性因子。随着研究的深入,研究者们发现组织型纤溶酶原激活剂(tissue-type plasminogen activator,tPA)可通过促使proBDNF 向mBDNF转化而使抑郁症状得到缓解,纤溶酶原激活物抑制剂-1(plasminogen activator inhibitor-1,PAI-1)则可抑制tPA 的表达[41]。如Zhang 等[42]发现CUMS 大鼠的海马proBDNF / mBDNF 比值下调,海马中tPA水平升高;Han 等[43]发现模型大鼠tPA、PAI-1 的mRNA表达均降低。因此研究者认为tPA-纤溶酶原系统通过调控proBDNF 向 mBDNF 转变,在抑郁症的病理生理过程中发挥重要作用。

近年来,研究者们对CUMS模型大鼠神经细胞信号通路改变的探究也逐渐增多,包括环磷酸腺苷反应原件蛋白(CREB)-BDNF 信号通路、环磷酸腺苷(cAMP)/蛋白激酶(PKA)-CREBB D N F 通路和B D N F- 细胞外信号调节激酶(ERK)-CREB 通路。研究部位主要集中在杏仁核和海马。如Yu 等[44]发现了模型大鼠腹外侧杏仁核内CREB-BDNF 信号通路改变,CREB 和BDNF 含量均明显减少。Luo 等[45]研究了模型大鼠海马神经元内cAMP/PKA-CREB-BDNF通路的变化,他们发现该通路上BDNF、PKA、CREB以及磷酸化CREB 的表达均显著减少。Xie 等[46]发现BDNF和NGF的上游调节和信号通路中钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ(CaMK Ⅱ)表达下调,及其两个亚基CaMK Ⅱα 和CaMK Ⅱβ 的磷酸化水平上升。

2.3.4 细胞因子假说 随着人们对抑郁症发病机制认识的不断深入,细胞因子学说发展迅速,该学说也称免疫研究学说,认为抑郁症的发生可能与外周、中枢免疫系统激活后免疫细胞合成或分泌的蛋白增多有关,从而引起与抑郁症相关的各种行为、神经生物化学改变。目前,CUMS 模型研究主要集中于细胞因子假说中的白细胞介素(interleukinin,IL)和肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF),研究部位多在海马、前额叶皮质、血清等。众多研究表明,IL-1β、IL-6 和TNF-α 等细胞因子可作用于大脑,外周循环中细胞因子的水平也与抑郁密切相关,如:Su 等[47]、Gaiguier 等[48]和Avolio 等[49]分别测定了模型大鼠血清以及海马、杏仁核、前额叶皮质中IL-1β 的含量;Pan 等[50]发现模型大鼠脑脊液和前额叶皮质中IL-1β和IL-1β mRNA的含量均有所增加;Jia 等[51]和Yazir 等[52]发现模型大鼠血中IL-6的含量减少;Dandekar 等[37]发现CUMS 模型大鼠海马中IL-2、IL-5、IL-7 和IL-18 的含量明显增多。TNF 由巨噬细胞产生,分为TNF-α 和TNF-β,其中涉及TNF-α 变化的研究较多。如Yazir 等[52]发现模型大鼠海马、大脑皮层以及细胞中TNF-α的含量有所上升。此外,还有少量研究涉及T 淋巴细胞的辅助细胞Th 细胞(CD4+)和T 淋巴细胞的毒性细胞Tc 细胞(CD8+)。如关素珍等[53]测定了模型大鼠体内CD4+、CD8+T 细胞的含量,发现CD4+T 细胞的含量下降、CD8+T 细胞的含量上升。

2.3.5 内分泌系统紊乱 神经内分泌假说是抑郁症发病机制中较公认的假说之一。它包括:下丘脑-垂体-肾上腺素轴(hypothalamic-pituitaryadrenal axis,HPA)、下丘脑-垂体-甲状腺轴(hypothalamus-pituitary-thyroid axis,HPT)和下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamus-pituitarygonadal axis,HPG)等负反馈失调。外界应激作用于感觉器官,将应激信号传递给大脑,再传递给中枢神经系统,下丘脑室旁核分泌相应激素,通过垂体门脉系统运送到脑垂体,垂体继续释放相应激素,最后作用于各腺体,形成负反馈。

2.3.5.1 HPA轴 CUMS会使得模型大鼠下丘脑释放促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin releasing hormone,CRH)、垂体释放促肾上腺皮质激素(adreno-cortico-tropic-hormone,ACTH)以及肾上腺在ACTH 的刺激下释放皮质酮(corticosterone,CORT)的含量均明显增多。如Wang 等[54]发现模型大鼠血清中CRH 和ATCH 的含量明显增多,Wu 等[55]、Su 等[47]和Scorrano 等[56]分别测定了模型大鼠血清、前额叶皮层、毛发中CORT 的动态变化,发现CORT 的含量均明显升高。

2.3.5.2 HPT轴 CUMS能使得下丘脑促甲状腺激素释放激素(thyrotropin-releasing hormone,T R H)释放增加,促甲状腺激素(t h y r o i d stimulating hormone,TSH)释放减少,三碘甲状腺原氨酸(thyroid,T3)释放增加。如宋美卿等[57]实验发现,模型大鼠血清内T3 和TRH 的含量升高,TSH 含量减少。

2.3.5.3 HPG 轴 研究发现,CUMS 模型大鼠下丘脑分泌的促性腺激素释放激素(gonadotrop(h)in(hormone)-releasing hormone,GnRH)含量明显减少;CUMS 雌性大鼠垂体所分泌的促卵泡刺激素(follicle stimulating hormone,FSH)增多,卵巢分泌的雌二醇(estradiol,E2)减少。雄性模型大鼠睾丸分泌的睾酮(testosterone,T)减少,如Yazir 等[52]发现,模型大鼠血清中T 含量明显减少。

2.3.6 其他 现有的各种病理机制仍不足以解释抑郁症这一多病因、异质性疾病。另有一些研究者试图通过针对抑郁症其他方面的病理机制研究为抗抑郁药物找到新的作用靶点[58]。

肠道微生物组作为人体最大、最直接的外环境,对人体健康起到了重要作用。代谢通路是调节肠道微生物的重要途径,研究者们发现,CUMS模型大鼠的肠道代谢出现了不同程度的异常。例如田俊生等[59]发现模型大鼠粪便提取物中内源性代谢产物谷氨酰胺、乳酸和天冬氨酸含量明显增加,尿嘧啶、酪氨酸和苯丙氨酸含量则明显降低。该课题组还测定了盲肠组织中代谢产物的变化规律,发现丙氨酸、丝氨酸和谷氨酸等增多,棕榈酸和硬脂酸减少。Li 等[60]发现模型大鼠粪便代谢组中丁酸、直肠内丙酸钠出现失调。

微RNA(microRNA,miR)应用于抑郁症的研究近几年逐渐兴起,其研究部位主要集中在杏仁核、前额叶皮质以及海马。例如Yu 等[44]和Fan 等[61]发现模型大鼠miR-134在腹外侧杏仁核表达减少,在腹内侧前额叶皮质中表达增加。Zhou等[62]发现模型大鼠海马组织中mircoRNA 的异常表达,miR-382-3P、miR-183-5P、miR-3575-5P、miR-202-3P和miR-493-3P这五种microRNA的表达上调,而miR-370-3P 的表达下调。

对神经内分泌免疫网络的研究也涌现出了许多新方向,如Sekar 等[63]发现CUMS 模型大鼠体内胆碱及肌醇水平升高,表明模型大鼠存在细胞膜代谢改变和炎性反应过程。Song 等[64]发现模型大鼠海马CA1 区中产生了促炎因子前列腺素E2(PG E2),并因此使胶质细胞活化的环氧合酶(COX)-2 的表达增加。此外,他们发现CA1区中阻断β形式的钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶Ⅱ型(βCaMKⅡ)的含量在模型大鼠中显著上升。因此他们认为COX-2 / PGE2途径活性的增强能较大程度上诱导大鼠产生抑郁样症状。

近年来,离子通道也逐渐成为热门抗抑郁研究的新方向[65]。串联孔域弱内向整流钾通道1[tandem-pore-domain weakly inward rectifying potassium channel(TWIK)-related K+channel 1,TREK1]为机械门控钾通道,对CUMS 模型大鼠进行TREK1 阻滞,可有效改善大鼠的抑郁表现[66]。α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑受体(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionate receptor,AMPAR)为离子型谷氨酸受体,属于是配体门控性离子通道,研究发现,CUMS 模型大鼠突触上的该受体显著减少[67]。此外还有研究者发现抑郁症与铁离子转运之间存在联系。这些研究不仅作为抑郁症生理病理学的重要组成部分,也是新的潜在研究靶点。

3 讨论与展望

在应激导致抑郁症的动物模型中,常用的有CUMS 模型、习得无助模型(learned helplessness,LH)、慢性社会挫败模型(chronic social defeat stress,CDCS)等等。CUMS 模型所致的疾病发生和表现形式,更能模拟人类的抑郁症状及一系列人类抑郁后引起的生化改变。该模型动物的情绪表现与人类相应情绪表现相似;产生情绪障碍的生物学机制与人类相同;对于情绪障碍有效药物有明显的反应性,即符合情绪障碍动物模型表面效度、结构效度和预测效度的评价标准,因此在抑郁症研究领域被广泛使用。然而,CUMS模型本身的可靠性、可复制性问题已经到了不能忽视的地步。笔者认为,目前CUMS 模型有以下几点需要进一步探讨。

第一,在实验动物品系的选择方面应充分考虑研究目的、实验环境与动物遗传异质性。Gururajan 等[68]认为,近交系和远交系动物模型在变异程度方面存在差异,近交系动物的变异程度更低。大鼠与小鼠均为神经系统研究常用动物模型,小鼠多为近交系动物;而SD、Wistar 大鼠作为封闭群大鼠,虽可能较小鼠变异程度更大,但大鼠在神经药理学方面表现良好,与小鼠相比,大鼠的体型更易进行侵入式研究。近年来,小鼠作为基因研究方向实验动物的优势较大鼠更为突出,因此不少研究者选用小鼠作为实验动物。实验中环境和模型动物本身遗传产生的变异可相互影响。因此笔者认为,在选择模型动物品系时应依据实际研究问题进行调整,因其异质性与抑郁程度相关,在动物品系的选择上应将环境与遗传本身的异质性考虑在内,使得模型更加稳定,避免出现较大的实验误差。

第二,目前CUMS 的操作规程还未标准化。CUMS 所涉及的应激种类较多,同时强调“随机”,各实验室的CUMS 操作流程几乎都不相同,如何构建操作的标准流程成为模型发展的一个关键问题。通过总结造模方法可以发现,禁水禁食、昼夜颠倒、倾斜笼位、湿垫层和冷水游泳为高频选择项,持续光照、束缚、热应激和水平振荡为中频选择项。目前操作流程存在几方面问题:应激项目没有公认的选择方案,应激的操作顺序没有统一规范,各应激的刺激强度没有统一标准,各应激操作时间安排未作详细叙述等;另外,各文献所选组合方法不一,且未说明组合原因。笔者认为,未来CUMS 模型的发展需要将上述几方面考虑在内,更严格规范CUMS 操作规程,是保证模型稳定性和可复制性的重要前提。

第三,动物模型作为疾病机制探讨的辅助工具,其作用根本在于为药物的研发服务,因此模型有效性即转化价值显得尤为重要。1969年McKinney等[69]以及1997年Willner[70]发表的论文中都将动物模型结构和预测效度的定义进行了总结和发展。目前评价模型有效性的标准主要有:同源性有效性、病原性有效性、机制有效性、内部有效性和外部有效性等。此外,对于如何设计动物模型使其能对人体病情进行经验性预测,从而达到更高的模型有效性,笔者认为除了需关注疾病的核心行为和相关实验室分子表型,也应将现代神经科学技术方法包括行为表征技术、机制探讨技术、药物开发技术等应用于传统CUMS模型造模方法、模型评价等的革新中,以期为抑郁症模型选择提供思路,进而能更好服务于抗抑郁药物的开发。

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