创伤后应激障碍啮齿动物模型的研究进展

邱连丽，戚荣丰综述，卢光明审校

0 引 言

创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder, PTSD)是指个体暴露于严重心理创伤后产生的一种应激相关障碍，会使得个体变得脆弱，甚至严重影响患者的社会功能和生活质量[1]。早期PTSD的研究对象主要是经历战争的士兵，近年来由于自然灾害、车祸、各种类型的社会暴力问题等事件的发生率不断增加，PTSD的研究对象也越来越广泛[2]。一项基于全球的流调研究显示人群中约有70%的个体会经历创伤暴露，其中大约6%会发展成为PTSD[3]，在特定高创伤暴露人群中，例如退伍军人，PTSD发病率可达到23%[4]。

PTSD的诊断首次出现于1980年《美国精神障碍诊断分类手册-第3版》(DSM-3)中，2013年修订的DSM-5中[5]，PTSD被单独列为“创伤和压力相关的疾病”，提出PTSD的4种典型行为特征：①重新体验：患者反复、不自主、侵入性痛苦地回忆起创伤事件，主要表现为噩梦和记忆回闪；②回避：患者(努力)回避有关创伤事件或与其高度相关的痛苦记忆、思想或感受；③认知和情绪的负面变化：患者可表现为快感不足、对自我和世界的负面认知；④高唤醒、高警觉：患者可表现为对他人或物体的言语、身体攻击；莽撞或自我伤害行为；过分的惊吓反应；睡眠障碍。相较于DSM-4，第5 版扩大了创伤事件的暴露范围，同时还强调了患者认知和情绪的负面变化。

动物模型是评估新的治疗方法安全性和有效性的首要步骤，可用于识别心理创伤导致的行为和身体异常的治疗靶点，同时对于理解其发病及治疗的神经分子机制也有重要价值[6]。为了更好地研究PTSD的发病机制、治疗方向等，近年来国内外学者采用了不同啮齿动物模型，最普遍采用的是长时间的压力、电击或者天敌气味模拟创伤事件，诱导动物产生类PTSD样症状，但目前尚未出现的完美的PTSD动物模型。

1 PTSD动物模型的一般评估标准

Willner提出了评估动物模型的3个标准[7]：①表面效度：动物模型可以模仿人类疾病的特征性症状；②构建效度：疾病发病机制的细胞和分子过程在动物模型中可以很好地体现；③预测效度：动物模型可以对疾病常用药物治疗做出有效预测。

1.1表面效度表面效度，即动物模型可以表现出与人类PTSD DSM5诊断标准相似的类PTSD样症状。简单的表面效度的有效转化包括以下3个方面：①诊断标准A：动物模型必须经历创伤事件，但创伤事件的种类、严重程度、持续时间等可能会有所差异；②诊断标准H：动物模型产生的症状不是由于药物或者其他情况导致的；③诊断标准B-G：动物模型会产生一系列有意义的、持续的身体和心理的类PTSD样症状，例如冻结、回避等。

过去简单的PTSD动物模型大多满足上述三个方面的标准[8]，通过创伤应激导致部分行为学的改变，从而达到符合表面效度的PTSD模型，但是这样的模型建立忽视了PTSD特有的长期存在和延迟发病的特点。2006年Siegmund等[8]基于“创伤后应激障碍双分支”假说对动物模型的表面效度提出以下改进：①创伤事件：短暂厌恶刺激(压力源)可诱导产生类似PTSD的症状、应激源的强度可决定PTSD症状的严重程度；②症状：类PTSD样症状可持续数周且随时间而加重、类PTSD样症状表现为对创伤记忆的过度反应及回避现象(情绪低落、社交回避)、类PTSD样症状在个体间有差异可以用于研究个体的易感性。

1.2构建效度Willner指出构建效度是动物模型构建的理论基础[7]，即动物模型和人类疾病有同源构建体，代表动物模型可以构建与人类疾病类似的细胞和分子机制。理想状态下，PTSD的构建效度指的在动物中重现与人类PTSD相同的发病机制，并能够复制PTSD的行为特征、神经内分泌及影像表现[9]。

大型流行病学研究数据表示，并不是所有的创伤暴露者都会发展为PTSD，仅有小于20%的创伤暴露者会发展成PTSD[10]。PTSD被认为是由基因和环境因素共同作用导致的复杂疾病[11]，2013年就有研究者提出基因、早期生活环境、个体易感性这三者共同构成了PTSD的 “三击理论”[12]，这三者必须同时满足才能真正满足动物模型的构建效度，也是构建完美PTSD动物模型的困难所在。

1.3预测效度预测效度指的是构建的动物模型是否可以对疾病常用药物治疗做出有效预测。五羟色胺(5 hydroxytryptamine, 5-HT)作为参与中枢神经系统调节的重要递质，与情绪和冲动密切相关，参与多种生理功能，其功能异常可能会导致抑郁、焦虑、惊恐等多种精神障碍[13]。目前选择性5-HT再摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors, SSRIs)是公认的PTSD的临床治疗药物[14-15]，通常PTSD动物模型的预测效度都是建立于SSRIs治疗的有效性，但其缺点是一直使用旧的治疗药物的预测效度评估动物模型，不利于寻找新的治疗药物[16]。

以上3个效度是动物模型构建的一般评估标准，目前也在精神疾病的研究中广泛应用。三个效度的有效性可以很好地评估动物模型是否满足研究要求，目前PTSD动物模型大多是通过将动物暴露于充分验证的创伤事件中满足构建效度，通过一系列行为学实验或者神经内分泌检测满足表面效度，最后使用SSRIs测试预测效度，从而构建满足标准的PTSD动物模型，但是由于构建效度的局限性，表面效度的部分性和预测效度的有限性[17]，尚未出现一种完美的PTSD动物模型。以下是目前国内外几种常见的PTSD啮齿动物模型。

2 几种常见的PTSD啮齿动物模型

2.1 足底电击(foot-shocking, FS)模型足底电击是探究精神疾病动物模型的有效方法之一，包括焦虑症、抑郁症和PTSD[18]。一般制备方法是将受试动物放入电击箱中，通过尾巴或者脚给予不可避免的电击，电击强度一般为(1.0～3.0 mA)，时间一般为(2～20 s)。

足底电击是一种富含厌恶情感刺激的物理创伤事件，用于PTSD模型制备时，动物重新暴露于环境或者声音等中性刺激时会引起典型的 PTSD样症状，包括持续的回避和僵立、焦虑、夸张的惊吓反应和睡眠异常[19]，满足PTSD动物模型的表面效度。电击模型也可用于区分PTSD的两类不同的症状，重新暴露于电击室或创伤条件刺激下的与创伤相关的条件性恐惧记忆(包括重新体验、回避和对创伤提示的过度反应等)以及暴露于新环境或中性刺激下与创伤无关的敏感性恐惧记忆(烦躁、警惕、情绪低落、社交失败等)[20]，可用于理解不同类型PTSD症状的生物学基础。电击模型通过再次暴露于创伤刺激，还可以用于研究恐惧记忆整合、巩固和消退的过程，以及暴露疗法对PTSD的治疗机制[21]。

电击模型制备能很好地满足动物模型制备的表面效度，可用于探究不同类型PTSD症状的发生机制及探究新的治疗靶点，且电击作为创伤源简单、易操作且可控性强，缺点在于电击并不是制备PTSD模型的特异性方法，且不同实验室之间使用的电击条件没有形成统一化的标准。

2.2单一的长时间应激(single prolonged stress, SPS)模型单一的长时间应激模型最早是由Liberzon等[22]提出的，他们认为SPS模型能够模拟PTSD中下丘脑-垂体-肾上腺轴的异常，是良好的PTSD动物模型。Liberzon等[23]将3～5个月大的雄性大鼠饲养一段适应期后，首先给予2 h的束缚压力，紧接立即进行20 min强迫游泳，休息15 min后暴露于乙醚蒸汽中直至失去意识，然后将动物带回饲养，至少7 d内不受干扰。SPS动物模型是将动物暴露于数个连续的应激源，造模后大鼠会表现出明显的恐惧记忆灭绝受损，从而表现出典型的PTSD样症状：存在持续的恐惧、焦虑及回避。

研究发现，大鼠在SPS暴露后第1天及第7天出现了明显的抑郁样行为，第1天可能是急性应激反应[24]，持续2周以上会表现持续的焦虑样行为，表明SPS导致的行为学改变与时间相关。因此，SPS可用于研究应激后不同PTSD样症状，而且不同实验使用的SPS模型实验方法基本一致，利于复制实验过程，验证结论的一致性。

2.3捕食者应激(predator-based psychosocial stress, PPS)模型捕食者-应激模型是暴露于单一的、不可避免的、不可预测的应激源下的应激模型，常用的捕食者包括猫或狐狸，暴露方式包括直接暴露于捕食者个体或者是间接暴露于捕食者的气味之中，遭受这种应激的大鼠会表现出明显的PTSD样症状，且能够持续至少4个月[25]。

捕食者应激模型的优势之一是可以区分疾病的易感性，根据应激后的动物僵直时间区分低冻结组和高冻结组，Dopfel等[26]人利用此模型提示了创伤暴露前的神经功能回路的个体差异可以预测动物PTSD的发生。性别也是易感因素之一，基于雌性啮齿动物的捕食者应激模型可专门研究雌性动物发情期和卵巢激素对于PTSD患病的影响，有利于了解PTSD性别差异的神经生物学基础[27]。

2.4社交失败模型社交失败动物模型是根据Miczek开发的居住者-入侵者模型修改的，首先筛选出有攻击性的雄性大鼠做为居住者，每次将受试动物作为入侵者放入居住者的笼子中5～10 min，然后剩余时间用隔板将两者分开，避免身体接触，但保持其他感官刺激，重复这个过程几天，这种类型的社会心理压力应激会产生一系列的类PTSD样表现[28-29]，包括社交回避及焦虑等典型特征。

Corbett等[30]通过社交失败动物模型面对居住者的社交失败潜伏期将受试动物分为“易感”动物和“非易感”的动物，探究有适应力的个体能够成功面对压力的机制，说明社交失败动物模型可以体现动物的易感性。

3 PTSD动物模型研究现状的挑战及展望

近年来，啮齿动物模型广泛使用于PTSD的各种研究，包括神经内分泌学、影像学[31]及分子生物学，但不同模型存在各自的优缺点，国内外研究者针对PTSD动物模型的选择尚未达成一个统一的标准，目前动物模型面对的挑战主要包括以下几点：①PTSD发病机制尚不清楚，且“三击理论”难以同时满足[12]，不能构建完美符合标准的动物模型；②发展为PTSD的影响因素太多，仍然缺乏包括应激强度和时间、易感性和恢复力等多种因素在内的统一评估标准；③PTSD有不同亚型以及常合并其他精神疾病，用动物模型进行精准区分难度较大；④PTSD的临床诊断通常是通过量表评估，动物模型如何有效转化应用PTSD的临床诊断标准仍未达成共识。

面对这些缺陷，Richter-Levin 等[32]2018年建议PTSD动物模型实践中必须要注意以下几点：创伤应激后出现的症状与时间可能代表不同的神经生物机制；暴露于不同创伤的动物模型可以用来丰富PSTD的发病机制，研究不同类型的PTSD；增加关于PTSD危险因素、性别差异及并发其他精神疾病的研究；PTSD动物模型建立时应考虑动物的敏感性/韧性，用于探究个体差异及寻找新的治疗靶点。笔者也认为，未来如何改善PTSD动物模型使其能够更好满足研究需求是今后的重要研究方向，根据目前的研究现状，研究者选择动物模型时应尽可能满足更多的构建标准；其次，研究者可根据自己的研究目的选择适合的动物模型；关于动物模型的开发，研究者要尽可能满足“三击理论”，同时考虑性别及个体差异，寻找有效的分子基因、生物化学、神经影像等标志物；最后，动物模型构建的最有效的意义就是能够寻找到新的治疗靶点，为临床治疗PTSD提供指导。

4 结 语

本综述主要概述动物模型构建的一般评估标准以及针对构建PTSD动物模型的评估标准，列举了常见的PTSD啮齿动物模型的实验方法及应用，总结了PTSD动物模型目前研究现状下面临的挑战，为PTSD啮齿动物模型的选择和进一步研究提供参考。通过创建理想的PTSD动物模型，未来将会有更多的研究用来开展PTSD的发病机制、神经生物学、影像学、分子生物学及临床治疗研究。