慢性不可预知温和刺激抑郁模型及其评价指标的研究进展

杨一帆，王豆，李涛，闫咏梅

1陕西中医药大学中西医结合医学系，陕西咸阳712000；2陕西中医药大学附属医院脑病科

抑郁症是一种严重的精神疾病，主要表现为情绪低落、兴趣减退、思维迟缓等心理异常，同时可伴有睡眠障碍、头痛、胸闷等躯体症状。世界卫生组织预计，至2030年，抑郁症将上升至全球疾病负担首位［1］。目前，仅20%～30%抑郁症患者对药物治疗有效，而部分患者还会因无法忍受的不良反应而终止服药［2］。因此，探索有效且安全的抗抑郁药物迫在眉睫。抑郁症的发病机制较为复杂，其具体机制尚不完全清楚。近年有学者关于抑郁症的发病机制提出了单胺假说、神经退行性假说、细胞因子学说等，这些假说或学说均能从某一角度阐释其发病机制，但不能全面解释其病理过程［3］。因此，建立标准化动物模型来研究抑郁症的发病机制尤为重要。慢性不可预知温和刺激（CUMS）模型被认为是一个经典的抑郁症动物模型。在该模型中，大鼠长期受到不可预知温和应激源的连续刺激，从而表现出对奖赏的反应降低、快感缺乏等抑郁症核心症状，被认为是与人类抑郁症行为最相似的动物模型［4］。但目前CUMS模型的制作方法尚不规范，由于动物种属、造模时间、评价方法等不同，很难在不同的实验中复制该模型。本文结合文献就CUMS模型及其评价指标的研究进展作一综述。

1 抑郁症动物模型概述

最初的抑郁症动物模型是基于手术方法，如嗅球切除模型，进一步发展为利血平诱导模型，现已探索出与人类抑郁症行为更具相似性的慢性应激模型，如慢性束缚压力模型、慢性社会挫败模型和CUMS模型［5-9］。以上五种抑郁症动物模型的原理及其优缺点见表1。

表1 五种抑郁症动物模型的原理及其优缺点

抑郁症受年龄、遗传、药物和社会环境等诸多因素影响。应激是抑郁症产生的重要因素之一，约80%抑郁症患者在反复遭受应激性刺激后发病［10］。MILLER等［11］研究报道，抑郁症患者与应激相关的生活事件明显多于正常人群。因此，应激模型常用于抑郁症的研究。其中，CUMS模型被广泛用于诱导啮齿类动物的抑郁样行为。实验者可以人为给予动物不可抗拒的刺激，来模拟社会中各种压力引起的抑郁行为，更符合人类生活中常见的应激事件强度，能够更好地模拟抑郁症的核心症状。

2 CUMS模型制备方法

上世纪有学者发现，在长期暴露于剧烈震荡、冷水浸泡或禁食禁水48 h等严重应激源下，大鼠对糖水的消耗量并未增加，表明这些大鼠的享乐性降低，出现了抑郁症状。1986年有学者提出了CUMS模型，该模型是反复无规律地给予啮齿类动物一系列不可预测的温和刺激，这些刺激更接近人类生活中应激事件的强度［12］。但CUMS模型制备易受应激源种类、动物种属、性别等因素影响。

2.1 应激源种类 CUMS模型的应激源种类繁多且不固定。有研究者基于CNKI数据库，统计了2015年—2018年发表的93篇关于CUMS模型论文，共出现了22种应激源，排名前9位的分别是禁水（24 h）、禁食（24 h）、冰水游泳（4℃，5 min）、昼夜颠倒（24 h）、潮湿垫料（每笼注水200 mL，24 h）、夹尾（止血钳，距尾根1 cm，2 min）、倾斜鼠笼（45°，24 h）、行为限制（2～4 h）、电击足底（电压40 V，每次10 s，间隔50 s刺激1次，共30次）。这些CUMS模型表明，不同应激源组合可以使大鼠行为呈现不同改变［13］。MAXFIELD［14］研究表明，在缺乏食物和水源的情况下，更易出现内心伤感、焦急等情绪。动物实验发现，暴露在寒冷温度、电击或束缚下的大鼠脑脊液APO-A1、APO-D、RBP水平以及海马和前脑皮层BDNF、VEGF表达明显下降，出现抑郁样行为［15］。有研究指出，光照周期改变能够通过扰乱时间生物节律，改变实验动物的新陈代谢［16］。

2.2 动物种属 不同品系的啮齿类动物对压力的敏感度有很大差异。因此，CUMS模型动物并不能局限于特定的动物品种。CUMS最初是在Lister-Hooded大鼠上实施的，后来发现Wistar大鼠蔗糖摄入模式更稳定。因此，Wistar大鼠取代了Lister-Hooded大鼠。LIU等［17］研究发现，Wistar大鼠可通过HPA轴的过度激活而表现出高水平的抑郁样行为。目前，CUMS模型亦适用于小鼠，其中C57BL/6小鼠是应用最广泛的小鼠品系。C57BL/6、ICR小鼠在CUMS后糖水消耗实验和旷场实验中的反应相似，但在强迫游泳和新奇摄食实验中，只有C57BL/6小鼠表现出抑郁和焦虑样行为［18］。MALKI等［19］通过基因分析发现，C57BL/6小鼠对CUMS的敏感度更高，是一种应激反应性强、焦虑和情绪化程度较高、基础运动较活跃的动物品系。

2.3 其他 在典型的CUMS模型中，动物受到一系列随机的应激源影响，雄性和雌性在应激源诱导下的行为有所不同，包括蔗糖偏好实验（无快感行为）、强迫游泳（绝望行为）、旷场实验（探索性活动或焦虑样行为）。LU等［20］通过荟萃分析发现，96.86%CUMS模型选择成年雄性啮齿类动物，雄性啮齿类动物在受到慢性应激源刺激时更容易出现神经元损伤和行为缺陷。HELITZER等［21］研究证实，大鼠在持续6周的慢性不可预知轻度刺激下会产生显著的抑郁和焦虑样行为，出现对甜味溶液的反应能力、运动能力、社交能力及探索能力下降。

3 CUMS模型评价指标

3.1 行为学评价方法 抑郁症的核心症状主要涉及情绪改变，表现出诸如快感缺失、探索行为减少、行为绝望等抑郁症状。糖水消耗实验、旷场实验、强迫游泳等能够通过评估快感缺失、探索行为减少、行为绝望等行为学症状来评估CUMS模型。但每种行为学评价方法只针对抑郁症的一种症状，无法充分反映神经功能。因此，为保证CUMS模型的可信度，通常需要采用多种行为学评价方法综合观察。

3.1.1 糖水消耗实验 糖水消耗实验是基于奖赏的行为学检测方法。在啮齿类抑郁症动物模型中，以研究慢性应激对自然奖赏的影响为主。奖赏环路改变是引起快感缺失的核心机制。糖水消耗实验是根据动物对甜味偏好而设计的，当动物出现抑郁样行为时，其对糖水的偏好降低［22］。糖水消耗实验的具体方法：第一个24 h，让大鼠饮用两瓶均为1%蔗糖的溶液；第二个24 h，将其中一个1%蔗糖溶液用纯净水代替；第三个24 h，禁食禁水；最后一个24 h，同时给予大鼠饮用两瓶预先称质量的液体，一瓶为1%蔗糖溶液，一瓶为纯净水。大多数学者采用1%蔗糖溶液，但一些学者发现蔗糖溶液浓度可根据动物（Wistar或Lister-Hooded大鼠）喜好在1%～2%变化，但超过2%会持续引起动物的糖水偏好。REMUS等［23］研究发现，CUMS能够使动物表现出对蔗糖的偏好降低，并且随着边缘脑区皮质酮、肾上腺素、循环血糖和IL-1水平改变而改变。CUMS导致蔗糖摄入减少，即类似于对奖赏的反应性降低，这是抑郁症的核心特征之一。

3.1.2 旷场实验 旷场实验是基于探索的行为学检测方法。在所有动物中，好奇心是最基本的情绪，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现出野外活动越少的特征［24］。旷场实验能够检测大鼠的自发活动和探索行为。将大鼠置于周壁、箱底为黑色的观察箱（0.8 m×0.8 m×0.4 m），并用白线将底面划分为25个相等的正方形，将每只大鼠单独放置在观察箱的中心，并在测试前自由探索2 min，记录自由探索后4 min水平活动和垂直活动得分。该实验能够对动物的自发活动、探索行为和抑郁状态进行定量评价。在旷场实验中，CUMS模型动物缺乏活动和好奇心，其探索行为明显减少，各项行为指标得分均明显下降［25］。

3.1.3 强迫游泳 强迫游泳是基于绝望的行为学检测方法。抑郁症患者临床症状复杂多样，以自杀倾向最严重，而对生活感到绝望是促使抑郁症患者自杀的主要原因。强迫游泳是一个经典的抑郁绝望状态评价实验。当啮齿类动物被迫在一个狭窄的空间里游泳，经过一段时间剧烈活动后，它们会保持一种固定不动的姿势，好像失去了摆脱这种困境的希望。这种不动状态被称为“行为绝望”。强迫游泳的具体方法：将小鼠置于装有20 cm水（25℃）的透明有机玻璃圆桶（桶高30 cm，直径15 cm）中，持续6 min；然后将小鼠从水中移出并放回笼中，记录每只小鼠出水后4 min内累积不动时间。有研究认为，抑郁症动物强迫游泳后的不动状态是一种主动行为，与其所处的空间大小无关［26］。强迫游泳具有很好的预测效度，能够通过其不动时间来评估多种抗抑郁药物的有效性［27］。

3.2 实验室评价指标 慢性应激会导致情绪、认知和记忆等诸多损害，还会引起大脑皮质和边缘脑区萎缩，海马神经元减少。CUMS模型可通过影响神经递质、神经营养因子、神经炎症因子等变化来诱导抑郁症发生。见图1。

图1 CUMS模型导致抑郁症发生的神经生物学相关机制

中枢单胺类神经递质系统紊乱是抑郁症发病机制中最经典的假说。该假说指出，抑郁症潜在的病理生理学基础是中枢神经系统去甲肾上腺素和（或）5-羟色胺系统缺陷。CHEN等［28］研究表明，CUMS可下调大鼠脑组织多巴胺和5-羟色胺含量，出现抑郁样行为。另外，慢性应激还会引起神经细胞形态改变，降低细胞内脑源性神经营养因子水平，从而导致抑郁症发生。DAI等［29］研究发现，CUMS可激活下丘脑—垂体—肾上腺轴，使大鼠下丘脑皮质激素释放激素释放增多、糖皮质激素受体介导的负反馈受损，导致脑源性神经营养因子下调而出现抑郁样症状。近年来，炎症假说在抑郁症的发病机制中越来越受到重视，促炎症细胞因子水平升高可能是导致抑郁症发生的重要机制之一。TANG等［30］研究发现，CUMS可使大鼠脑组织小胶质细胞活化，释放促炎症细胞因子IL-6、TNF-α、IL-1β等，引起额叶和海马部位吲哚胺2，3-二氧化酶激活，导致相应部位5-羟色胺减少，从而引起抑郁样症状。

综上所述，CUMS模型通过模拟人类生活中的不良应激事件，从而诱发动物抑郁样症状，其病理生理机制更符合人类抑郁症的发病机制，是一个经典的抑郁症动物模型。但CUMS模型也存在一定缺陷，如建模时间较长、动物各项行为学评价方法对环境和研究者要求较高等。目前，CUMS模型评价主要通过糖水消耗实验、旷场实验、强迫游泳等行为学评价方法和神经递质、神经营养因子、神经炎症因子等实验室评价指标，这些评价方法的侧重点各自不同，相互联系又相互补充，通常需要采用多种评价方法综合观察，从而保证CUMS模型的可信度。