应激抑郁症动物模型的神经机制及其评价
来源：岁月联盟
时间：2010-07-12
1 行为绝望(behavioural despair， BD)模型
1.1 BD模型的主要内容 BD模型包括强迫游泳试验(Forced Swimming Test， FST) 和鼠尾悬吊试验(Tail Suspension Test， TST)。最初由Porsol (1978)提出FST，该法是将大鼠或小鼠丢进盛水的透明圆柱玻璃(树脂)缸中，老鼠会在水里挣扎试图逃脱，努力无效之后会放弃挣扎而漂浮在水面上呈不动的姿势， 即产生“绝望”状态。由此衍生出小鼠的TST模型，是将小鼠尾部悬挂，鼠也会呈挣扎或不动状态。BD模型常以鼠在5～6min不动(即“绝望”)的总时间作为抑郁程度的指标［2］。
1.2 行为指标的量化及观测的人工智能化 在实验当中鼠经常很难表现出明显游泳和漂浮行为。“静止不动”的判定不一定非常明确，为了避免较大误差，常需要预先训练评估者(raters)并增加其人数，尽可能降低人为误差。Armario(1988)将鼠在水中的行为细分为3类：游泳、挣扎和漂浮，每个动作均有明确的定义，该标准在以后的研究中被多次采用。洪成志(2003)等利用鼠在水中挣扎激起的水波带动浮标的实际位移转换成数字位移信号，再通过电脑自动运算读出数据。这样不仅省时省力更简易精确。
1.3 抗抑郁剂对BD模型的影响及机制 急性或慢性给予抗抑郁剂TCAs类、MAOIs类、非典型抗抑郁剂、电击治疗（ECT）及睡眠剥夺治疗可改善“不动”时间并伴随动物自主活动减少或不受影响，但安定药和抗焦虑药无此作用，甚至强安定药和抗焦虑药明显延长不动时间并减少自主活动；但是SSRI类的抗抑郁剂很难用这个方法在短期内检测出疗效。而某些抗抑郁剂如丙咪嗪、三唑酮等对大鼠的不动状态无影响。其它药物如苯丙胺、戊巴比妥、抗惊厥药等对于不动状态也具明显的对抗作用，但其中某些药物的作用是非特异的，如苯丙胺，既可减少不动时间，又可增加自主活动。TCAs类药物主要是通过抑制去甲肾上腺素(NA)的重吸收而降低不动时间，用神经毒素破坏蓝斑有此效果，而刺激β受体则可降低TCAs类不动时间的疗效。Bourin (1997) 报道5-HT2A/2C受体与抗抑郁剂对FST影响相关。但对5-HT/NA起双重作用的抗抑郁剂在FST中的效果较单一选择性受体的药物更为明显，刺激NA系统使该系统产生适应性的改变下调5-HT能神经元的末梢的α2异源受体，α2异源受体参与了5-HT/ NA的相互作用。也有报道大脑多巴胺(DA)可降低不动时间，而通过抑制DA回收、刺激DA受体或向中隔核注入NA、phenylephrine（α1-受体激动剂）、isoprot- erenol（β-受体激动剂）或apomorphine（DA受体激动剂）均可增加不动时间。近来，电生首次表明大鼠经历FST后，腹侧隔膜神经元的自发性点火率降低达50%［2～4］。
1.4 模型评价 BD动物模型兼具AM和HM功能。有关BD模型的可信度一直存在争议。有学者怀疑动物会对多次的FST产生适应， 或是一种疲劳，并非真正的“绝望”，即使只经历一次FST能否产生抑郁状态也值得怀疑。现在FST和TST更多作为AM，广泛用于抗抑郁药的初筛也可对抑郁进行检测，成为可作的标准之一。尽管这一模型存在难以克服的药物作用的假阳性和假阴性反应问题［5］，但与其它抑郁模型比较，该方法简单、快速、敏感等，而且特异性较高，可将抗抑郁药与强安定药和抗焦虑药加以区别，大多数抗抑郁剂产生的效应与临床效价显著相关，因此实验中通常合并使用FST和TST 2种模型来对可能药物进行筛选。BD动物模型是目前最广泛被用来筛选抗抑郁剂的药理学检测模型。
2 习得无助(Learned helplessness，LH)模型
2.1 LH模型的主要内容 LH模型方法理论依据直接来源于Beck的抑郁症认知理论，并由Seligman 和 Overmier(1967)首次提出：动物在不可逃避的电击足底刺激后，再放到可逃避的电击测试箱中会丧失逃脱的能力产生如穿梭逃避或压杆逃避行为的欠缺，处于“无助”的状态。原因可归于学习失败，如动物通过压杆以避免电击的行为学习的失败。这和内源性抑郁较相似。LH动物对电击引起的行为反应呈双相性，最初表现为躁动、挣扎、嘶叫，随之出现淡漠、孤独等。该模型常用于大鼠或小鼠动物，有的还使用电击尾部甚至强烈的噪声刺激，而这些刺激均属于使其厌恶的不可预见性和不可逃避的刺激。
2.2 LH模型的病征 Weiss(1982)研究发现发生在无助鼠身上的症状与DSM-III精神科用于诊断抑郁症患者的症状非常一致，包括：(1)摄食饮水量减少；(2)体重减轻；(3)减少活动、竞争、玩耍、理毛的时间，但时有激动不安的活动行为；(4)睡眠周期异常；(5)性欲减退；(6)在一些测试中显示学习能力下降，辨识错误率增加，但不影响空间学习能力；(7)伴随糖皮质激素提高的HPA轴功能改变，不能被地塞米松抑制；(8) 兴趣减退、快感缺乏。这是抑郁症的核心症状，与脑内奖赏系统的下降相关。通过颅内自我刺激(intracranial self-stimulation)与糖水偏爱度测试得以反应［6］。
2.3 LH模型药效检测及其神经生物学机制 Sherman(1982)与Martin(1990)等学者证实绝大多数抗抑郁剂包括传统的和非典型抗抑郁剂皆可改善这种“无助”缺陷。慢性给予TCAs、MAOIs、非典型抗抑郁剂和ECT均可反转获LH的行为反应，而强安定药、抗焦虑药、精神兴奋剂和镇静药无此作用。在LH模型中发生了多方面的神经生物学变化，主要包括：(1)单胺系统：LH鼠涉及丘脑5-HT2A受体减少，大脑皮层、海马、隔膜、视丘下部5-HT1B受体上调，海马β受体上调。与NLH(non-Learned helplessness，NLH)相比，LH大鼠海马脑片内源性或由刺激引起的5-HT释放明显的提高。对氯苯丙胺（PCPA） 损耗5-HT则无法避免“无助”的产生，NA刺激AC(adenylyl cyclase )释放的敏感性提高。DA 系统可能参与在LH后的快感缺乏效应；(2)阿片系统：LH可导致海马、前额叶、视丘下部 μ-受体水平上调，视丘下部下调。阿片受体拮抗剂或脑啡肽代谢抑制剂可反转逃避缺陷。在LH模型中，丙咪嗪代谢抑制剂抗抑郁样作用呈剂量依赖性，尸检结果显示抑郁症自杀患者μ-受体呈高水平上调；(3)HPA轴：在不可逃避的电击后，HPA轴活动亢进，肾上腺酮水平上升并不能被地塞米松抑制，肾上腺切除大鼠对不可逃避的电击更加敏感，但可被肾上腺酮的增加而逆转。这对于应激的学习反应的形成是必需的。中缝背核促肾上腺酮释放激素2型（CRH2）受体介导不可控制的应激行为。在电击前，CRH2受体拮抗剂可阻断行为缺失，而且CRH2受体拮抗剂Ucn II与电击导致的行为缺失性改变具有剂量依赖关系。(4)脑源性神经营养因子（BDNF）和神经发生：抗抑郁剂可激活细胞内的信号通路，调节基因表达，提高神经营养效应。ECT和抗抑郁剂作用的关键是通过BDNF信号级联反应，且BDNF 反转LH应激和高糖皮质激素水平抑制齿回神经发生，从而在抗抑郁治疗中促进神经发生。但细胞的增殖与LH 诱导或维持无关［7，8］。
2.4 模型评价 LH模型除被应用于抑郁症的研究外，也有人提出它可能成为外伤后应激综合征(posttraumatic stress disorder ，PTSD)模型。由于严重的外伤常导致抑郁症，PTSD和偏重性抑郁症(MD)具有相同的诱发风险因子和症状，它们具较高的相似性。因此没有多少症状能将2种疾病区分开［7］。但该模型对抗抑郁药高度敏感并有较高的选择性和特异性，药理作用时程与临床相吻合，动物的行为表现颇似抑郁症病人的某些特征，用于抑郁症和抗抑郁药的研究是比较理想的模型。不仅可用于这些药物的筛选，也有益于抑郁症发病机制的探讨。
3 慢性轻度应激(Chronic mild stress，CMS)模型
3.1 CMS的主要内容 Katz等(1968)首次对动物采用慢性可变应激(Chronic variable stress ，CVS)，但其缺点较多，如过强的应激刺激往往导致动物的死亡。Willner (1991)等对之改进并建立了CMS模型，该模型的建立是让大鼠在2～4周里，每天经历一小段不愉快的轻度应激，如冷水游泳、电击、热环境、日夜颠倒、闪光刺激、噪音、禁食、禁水等；每天一种刺激，每种刺激形式不在连续的2d出现，形成一种温和的不可预见性应激，避免动物对同一种刺激产生适应。CMS后在敞箱试验(open field test) 中发现CMS的大鼠自发性探究行为明显减弱，运动能力降低。体重减轻、性行为减少、血浆中糖皮质激素升高、睡眠周期紊乱。Katz（1982）发现老鼠天生偏好糖水的特性在CMS后减弱或消失，并将此描述为快感缺乏(anhedonia)。除降低糖水摄入量，CMS降低腹侧被盖区(ventral tegmental area)的脑内自我刺激次数，该区奖赏刺激阈值升高和动物位置偏爱 (place preference)下降，暗示CMS削弱脑内的奖赏系统，使快感缺乏。还有学者发现束缚应激和鼠尾悬吊也降低小鼠糖水偏爱度［1，9，10］。
3.2 CMS模型药效检测及其神经生物学机制 各种抗抑郁治疗可反转CMS引起的变化。检测发现TCAs、MAOI、SSRIs类药物、ECT治疗及非典型抗抑郁剂处理可使鼠自发性活动的减少和糖水偏爱的减弱，而抗焦虑药物和安定类药物却无此效能。CMS后机体同样发生多方面的生物学变化：(1)单胺系统：CMS后大脑皮层β受体和5-HT2受体上调及CMS后海马 5-HT1A受体下调， 并可被丙咪嗪反转。研究表明DA也可能具有抗抑郁的作用，CMS后边缘前脑的D2配体和 D2 mRNA 下调，丙咪嗪治疗可反转这种改变，但CMS后没有发现D1配体或 D1 mRNA发生变化。(2)阿片系统：研究报道经历了CMS的大鼠的内源性阿片系统活动能力降低。(3)HPA轴：CMS后导致HPA轴活跃，动物基础糖皮质激素水平上升，还包括肾上腺肥大和肾上腺酮分泌增多［11］。
3.3 模型评价 CMS模型可用于抗抑郁药物的筛选及抑郁症病理生理机制的研究。因其采用的应激因子更贴近对人在生活当中经常遇到的应激性事件的强度。CMS导致脑内奖赏刺激阈值升高和位置偏爱下降，这与抑郁症的核心症状(快感缺乏)非常相似，以此作为症状的指标可信度较高。不过有人怀疑与正常组相比CMS后的动物只是减少对糖水的过度摄取量，同时它们的体重及饮食量均降低，因此CMS可能只影响到总的摄取量而不影响对糖水的偏爱。但仍有大量的研究是用糖水偏爱测试检测抑郁模型，且对其效果及可信度作以肯定的评价。慢性应激是模拟抑郁症的环境诱因，CMS后动物的行为特征改变、血浆皮质激素升高等均与内源性抑郁症状相似，且该模型持久而稳定，作为抑郁模型具有较高的价值［1，9，11］。
4 其它可能的应激模型
4.1 糖皮质激素模型 大鼠持续注射(21d)糖皮质激素导致其体重减轻。通过FST测试，不动时间明显增加而游泳时间减少，但不改变挣扎时间和不动时间的潜伏期。在敞箱测试中无焦虑样和抑郁样的行为特征［5～12］。根据应激理论，外源性的应激会促使体内糖皮质激素的释放，长期的应激引起的高糖皮质激素水平会损伤特定脑区从而导致抑郁症。该模型仍旧是建立在应激理论基础上，通过人为的增加机体的糖皮质激素水平，模拟行为诱导的生物学变化，大大缩短了造模的生物环节，因而缩短造模周期。该模型有可能成为新型有效的抑郁动物模型。
4.2 WKY大鼠紧张模型 WKY (Wistar Kyoto)大鼠天生对应激具有高反应(hyperresponsive)且行为表现出内源性的抑郁症状，包括精神活动的延迟，行动迟缓(反应迟钝)、快感缺乏等。这些特性在WKY雌鼠身上表现更为普遍。因此，该模型也可能成为有效的抑郁动物模型［13］。
目前，所有抑郁动物模型都不完善，每个模型只可表现抑郁症的某一方面的症状，因此评价抗抑郁剂的药效评价或病因探讨常要求多模型的检测。尽管应激理论仍不十分明确，但利用应激造模已相当普遍。应激模型中，BD模型可有效地对新药进行筛选； LH和CMS模型可较好的模拟病征，用来探究各种病理、病因，或测试任何可能的。随着对抑郁症的病因的深入研究，未来应激模型可能会从几个方面进行：(1)建立幼年应激抑郁模型，以解决对逐渐高发的青少年抑郁症的研究问题；(2)对糖皮质激素模型的改进与应用；(3)对天生应激敏感转基因动物筛选与饲养。利用转基因动物的优势，将其开发成一类很有研究前途的模型成为必然。
【】
1 Harro J， Tonissaar M， Eller M， et al .Chronic variable stress and partial 5-HT denervation by parachloroamphetamine treatment in the rat： effects on behavior and monoamine neurochemistry. Brain Research，2001，899：227-239.
2 Carlos M， Contrerasa， Leticia Chacon， Juan Francisco Rodry′guez-Landa， et al. Spontaneous firing rate of lateral septal neurons decreases after forced swimming test in Wistar rat Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological. Psychiatry，2004，28(2)：343-348.
3 Clenet F， Vos AD， Bourin M. Involvement of 5-HT receptors in the anti-immobility effects of 2C antidepressants in the forced swimming test in mice. European Neuropsychopharmacology，2001，11(2)：145-152.
4 Re′ne′ric JP， Bouvard M， Stinus L. In the rat forced swimming test， chronic but not subacute administration of dual 5-HT/NA antidepressant treatments may produce greater effects than selective drugs. Behavioural Brain Research，2002，136(1)：521-523.
5 Brotto LA， Gorzalka BB， Barr AM. Paradoxical effects of chronic corticosterone on forced swim behaviours in aged male and female rats. European Journal of Pharmacology，2001，424(3)：203-209.
6 Vollmayr B， Bachteler D， Vengeliene V， et al. Rats with congenital learned helplessness respond less to sucrose but show no deficits in activity or learning. Behavioural Brain Research，2004，150(1-2)：217-221.
7 Barbara Vollmayr ， Fritz A， Henn .Stress models of depression. Clinical Neuroscience Research，2003，3(4-5)：245-251.
8 Papaioannoua A， Gerozissisb K， Prokopioua A， et al. Sex differences in the effects of neonatal handling on the animal’s response to stress and the vulnerability for depressive behaviour. Behavioural Brain Research，2002，129(1-2)：131-139.
9 Naranjoa CA， Tremblaye LK， Bustob UE. The role of the brain reward system in depression. Progress in Neuro-Psychopharmacology and Biological Psychiatry，2001，25(4)：781-823.
10 Gronli J， Murison R， Bjorvatn B， et al.Chronic mild stress affects sucrose intake and sleep in rats. Behavioural Brain Research，2004，150(1-2)：139-147.
11 M Papp. Pharmacological validation of the chronic mild stress model of depression. European Neuropsychopharmacology，2001，11(Supp3)： S166-S167.
12 Gregus A， Wintink AJ， Davis AC， et al. Effect of repeated corticosterone injections and restraint stress on anxiety and depression-like behavior in male rats. Behavioural Brain Research，2005，156(1)：105-114.
13 Tejani-Butt S， Kluczynskib J， Pare WP. Strain-dependent modification of behavior following antidepressant treatment. Progress in Neuro-Psychopharmacology & Biological Psychiatry，2003，27(1)：7-14.
