社会挫败动物模型研究进展

王静茹曾贵荣常露露姜 宁朱 蔷刘顶鼎*林新文

(1. 贵州中医药大学药学院,贵阳 550025;2.湖南省药物安全评价研究中心＆新药药效与安全性评价湖南省重点实验室,长沙 410331;3.中国医学科学院北京协和医学院药用植物研究所药理毒理研究中心,北京 100193;4.湖南省药品审核查验中心,长沙 410001)

随着生活节奏的加快,社会压力也随之而来,逐渐出现抑郁、焦虑等因社会挫败而引起的疾病。社会挫败应激是以物种间的从属关系为基础的社会应激方式,使挫败动物产生情感和精神压力,从而引发一系列疾病,这些疾病主要有社交逃避、情绪低落、焦躁、快感缺失、认知功能降低等特征[1-2]。社会挫败的发生严重影响患者的工作与生活质量,给家庭及社会带来沉重的负担。 通过对社会挫败动物模型文献研究发现,虽造模方式有多种,但无统一标准。 其行为检测可使用高架十字迷宫测试,悬尾测试和强迫游泳测试等一系列行为学方法[3]。目前,社会挫败发生机制尚不明确,治疗药物研究较少,因此进一步研究社会挫败动物模型及其发病机制,对开发新的治疗途径和方法具有重要意义。本文通过总结社会挫败动物模型及其发病机制的研究现状,为开发抗社会挫败药物提供可供参考的动物模型。

1 社会挫败动物模型

1.1 慢性社会挫败模型

慢性社会挫败动物模型最初是由Tornatzky 和Miczek 在大鼠中建立[4]。 在此基础上对其改造,过程如下:以小鼠为实验对象,选取一批月龄、体重较大的具有攻击性的小鼠用于造模。 社会挫败动物模型刺激主要分为两个阶段:第一阶段,实验鼠C57BL/6J 进入CD1 小鼠的领地,被连续攻击5 ～10 min;第二阶段对小鼠进行24 h 的感官接触,慢性应激过程连续应激10 d。 其详细过程为:每天将C57BL/6J 小鼠放入陌生CD1 小鼠的饲养笼中,发生攻击行为后,将C57BL/6J 小鼠继续暴露于CD1小鼠5 min(第一阶段);随后将C57BL/6J 小鼠与CD1 小鼠用金属孔板隔开,使2 只小鼠保持视觉、嗅觉等的接触(第二阶段)[5]。

造模完成后对小鼠进行行为学评价,通过对小鼠进行社交回避测试发现应激后小鼠的社交互动行为减少[6]。 在新颖物体测试、Y 迷宫测试、社会交互测试过程中应激小鼠的学习记忆力降低、焦虑水平显著提高[7]。 强迫游泳测试中,应激小鼠不运动时间明显增加[5]。 以上行为学实验表明,慢性社会挫败模型适用于社会挫败的造模。

动物模型所存在的一些问题主要表现在造模成功率以及检验效能上[4]。 本类模型造模简单,造模周期短,且造模成功率高;同时该模型普遍用于雄性小鼠的造模,所选用的攻击小鼠大多为体重较大具有攻击性的雄性小鼠,雌性小鼠往往不具有较大的攻击性,在使用雌性小鼠造模时会导致造模成功率下降。 有研究发现慢性社会挫败模型在造模

成功后会发生慢性逆转现象[8]。

1.2 母子分离模型

选择健康的孕鼠为研究对象,仔细照料每只孕鼠直至其生产。 将新生幼鼠按照母子分离模型的标准进行造模,在小鼠出生后第3 天开始,使其与母鼠分笼处理3 h,直至出生后第22 天幼鼠断奶。 具体步骤如下:每天早上8:00 起,将每只母鼠从鼠笼中拿出,并将每只母鼠单独放置在另外一个鼠笼,只留幼鼠在原本的鼠笼中,3 h 后(即11:00)再次将每只母鼠与其各自幼鼠合笼。 在幼鼠断奶后,挑选健康雄性幼鼠,将其分笼饲养至10 周龄[9-11]。

对小鼠进行Morris 水迷宫测试,发现小鼠目标象限停留时间和穿越平台次数减少,表现出小鼠认知功能障碍[12]。 在强迫游泳测试中,小鼠不运动时间显著增加;高架十字迷宫测试发现应激小鼠焦虑水平明显增加[13]。 降压回避测试发现应激小鼠出现短期记忆损伤[14]。 由此推断,该类模型适合社会挫败模型造模。

该模型为生命早期的一种应激反应,常用于神经精神类疾病致病机理的应用研究,如社会挫败[15]、精神分裂[16]、抑郁症[17]等的机制研究。 造模过程简单、易于操作,但应用局限,只适用于新生幼年小鼠的造模。

1.3 慢性束缚模型

选用SPF 级的小鼠,将小鼠放置与其身材相近的束缚器中,每天固定时间段应激2 h,持续应激

14 d[18]。

造模结束后对小鼠进行行为学评价,通过对小鼠糖水偏好测试和悬尾测试发现:应激小鼠糖水偏爱分数下降,不动时间延长[19-20];旷场实验测试显示,应激小鼠自发活动路程明显缩短,诱导焦虑样行为[21];明暗箱实验测试发现应激小鼠明箱停留时间减少,明暗箱穿梭次数显著降低[22]。 综上所述,慢性束缚模型适用于社会挫败的造模。

该模型造模简单、造模周期短,雌性及雄性小鼠均适用。 但该模型造模过程较为单一,小鼠易产生适应性[23]。

1.4 足底电击模型

以小鼠为实验对象,将小鼠放置于电击箱内给予不可预知性的电击刺激20 min。 在造模过程中,小鼠对电击刺激不可逃避,每天相同时间段对小鼠进行刺激,持续14 d[15]。

通过对造模成功后小鼠进行高架十字迷宫测试行为学评价发现,小鼠焦虑行为明显[24]。 明暗箱测试发现应激小鼠暴露在光照下的时间减少,表明小鼠焦虑增加[25],在强迫游泳测试和Morris 水迷宫测试中,应激小鼠静止时间延长,寻找平台的潜伏期和游泳强度显著延长,表现出类似抑郁样行为、空间学习能力损害[26]。 因此,足底电击模型致抑郁、焦虑样行为,可作为社会挫败模型的一种。

该类模型使用范围较广,主要用于社会挫败等神经精神疾病的造模[27]。 且造模过程简单。 但在应用于社会挫败造模时,应注意造模时长的选择[28],以免其他疾病的发生。

1.5 孤养模型

将断奶后的新生小鼠单只单笼隔离饲养于安静的环境中,饲养4～6 周[29]。

造模结束后,采用高架十字迷宫实验、小鼠暗箱实验、小鼠孔板实验、隔离小鼠攻击实验对小鼠的焦虑行为进行行为学评价,发现小鼠具有明显焦虑样行为[30]。 小鼠造模成功后其行为学主要表现为焦虑不安、恐惧、易激惹、攻击性强等特点[31],根据以上行为学表明该模型适用于社会挫败的造模。

孤养模型用于社会挫败等神经精神类疾病造模时常与其他应激模型配合使用,如:慢性温和不可预见性刺激模型,可使其效果更加显著[32-34]。 有研究发现,幼年孤养的小鼠再次回归社会后,其社会障碍并没有减轻,说明孤养模型不会产生逆转,会产生永久的行为缺陷[15],且该类模型造模简单,雄性、雌性小鼠均适用。

综上所述,社会挫败动物模型有慢性社会挫败模型、母子分离模型、慢性束缚模型、足底电击模型、孤养模型等。

2 发病机制

社会挫败应激会显著影响啮齿动物大脑以及形态学的改变,近几年研究发现主要与海马区(hippocampus, Hip)、 中 央 杏 仁 核 区( central amygdala,CeA)、前皮质额叶区(prefrontal cortex,PFC)等脑区中的蛋白质、神经因子及神经通路等有关[35]。

组蛋白是真核生物体细胞染色质与原核细胞中的碱性蛋白质,具有基因调控作用。 有研究发现,组蛋白的表观遗传修饰在脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic,BDNF)的转录中起着至关重要的作用[36]。 研究者通过表观遗传调控N-甲基-D 天冬氨酸(N-Methyl-D-aspartic acid,NMDA)受体亚基的表达进行蛋氨酸介导抵御慢性社会挫败压力的能力研究时发现:蛋氨酸通过一种涉及组蛋白甲基化的表观遗传机制而发挥抗抑郁样作用[37]。由此,表明组蛋白甲基化与社会挫败有关。 同时,研究发现社会挫败还与色素上皮衍生因子(pigment epithelium-derived factor,PEDF)[38]、骨形态发生蛋白(bone morphogenetic protein,BMP)[39]等有关。

小鼠海马区BDNF 对社会挫败长期神经和行为可塑性方面有着重要的作用[40],且BDNF 在中脑边缘多巴胺通路中是社会挫败产生的一个关键中介[41]。 研究表明,应激后小鼠海马区BDNF 水平显著降低[42]。 给予小鼠抗抑郁药物,使BDNF 的水平提高,降低了应激小鼠的敏感性[43]。 同时,有研究者发现应激后小鼠BDNF 下调的原因主要与BDNF启动子位点抑制性组蛋白H3 第27 位赖氨酸甲基化有关[41],具体改变机制还有待研究。

神经通路在调节蛋白质以及神经因子方面具有重要作用。 慢性社会挫败应激影响γ-氨基丁酸B 型 受 体(γ-aminobutyric acid type B receptor,GABABR)通路的表达,导致GB2蛋白上调[44]。 同时,研究表明Wnt 信号通路异常会导致抑郁样行为,调节Wnt 信号通路会使小鼠抑郁样行为减轻[40]。 此外,研究者发现社会挫败与蛋白激酶/cAMP 反应原件结合蛋白[45]、糖原合成激酶3β[46]等信号通路有关。

综上所述,研究表明社会挫败与组蛋白甲基化、BNDF 调控以及GABABR 通路的表达等有关。此外,研究发现肠脑轴[47]、小胶质细胞[48]等在社会挫败中也发挥了不可忽视的作用。

3 问题与展望

目前,神经精神类疾病已成为一大研究热点,但对社会挫败动物模型、发病机制及抗社会挫败药物的研究国内外相对较少。 通过对近年来社会挫败动物模型及发病机制文献研究发现,主要存在以下问题:社会挫败的病因复杂、发病机制尚未完全阐明,因此,模型不能完全根据其发病因素造模;社会挫败动物模型类型较多,但目前尚无公认的社会挫败动物模型。 因此,在未来的研究中,一方面要注重对社会挫败动物模型的研究;另一方面要进一步深入探讨社会挫败的发病机制,为抗社会挫败药物的研究提供理论依据。