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抑郁癥嚙齒動物模型的建立及評價—應激模型

日期:2023-07-01 13:07
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摘要: 建立合適的嚙齒類動物模型是解鎖**病理機制的重要工具和手段,可以幫助研究者探索抑郁癥發病機制、篩選抗抑郁新藥。迄今為止,還沒有一種動物模型能夠**地刻畫抑郁癥表型,因此需要對現有的抑郁癥嚙齒動物模型進行總結、歸納、評價及優化。本文將回顧既往抑郁癥嚙齒動物模型的研究進展,對常用的模型建立方法進行綜述。 1、抑郁癥嚙齒動物模型近五年使用情況分析及評價標準 目前建立抑郁癥嚙齒動物模型的方式多是基于抑郁癥病因學和病理生理學機制,*常見的手段是通過急、慢性應激暴露、外源性給藥、遺傳操作和神經損傷...

建立合適的嚙齒類動物模型是解鎖**病理機制的重要工具和手段,可以幫助研究者探索抑郁癥發病機制、篩選抗抑郁新藥。迄今為止,還沒有一種動物模型能夠**地刻畫抑郁癥表型,因此需要對現有的抑郁癥嚙齒動物模型進行總結、歸納、評價及優化。本文將回顧既往抑郁癥嚙齒動物模型的研究進展,對常用的模型建立方法進行綜述。

1、抑郁癥嚙齒動物模型近五年使用情況分析及評價標準

目前建立抑郁癥嚙齒動物模型的方式多是基于抑郁癥病因學和病理生理學機制,*常見的手段是通過急、慢性應激暴露、外源性給藥、遺傳操作和神經損傷等方法,建立應激模型、藥理學模型、遺傳模型、手術損傷模型以及復合模型等。目前,在建立抑郁癥嚙齒動物模型時,人們更傾向于選擇應激模型,尤其是慢性不可預知溫和應激模型(chronic unpredictable mild stress,CUMS)使用頻率較高**動物模型的可靠性評價指標包括表面效度、結構效度和預測效度。表面效度是指動物模型的行為現象與患者相應癥狀的相似性;結構效度是指動物模型與患者具有相似的病理和生物學機制;預測效度是指對動物干預效果或療效與對患者對應干預效果之間的相似性,其研究成果可為臨床抗抑郁新藥的開發和篩選提供依據。這三個指標可綜合反映動物模型的可靠性和建模效率,以此標準可對**動物模型進行評價。

2、應激模型

應激暴露是基于病因學而誘導動物產生抑郁樣行為的常用方法。生活逆境史以及在青春期或成年生活中經歷過壓力或創傷是人類公認的抑郁癥的危險因素?;诃h境危險因素對抑郁癥的影響建立的應激模型在很大程度上還原了人類在患病前的經歷,以此來獲得更高的可靠性。對動物施加慢性應激的常用范式包括慢性不可預知溫和應激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)、慢性社會失敗應激(chronic social defeat stress,CSDS)和慢性束縛應激(chronic restraint stress,CRS)。此外,急性應激模型主要包括習得性無助(learned helplessness,LH)、強迫游泳實驗(forced swim test,FST)和懸尾實驗(tail suspension test,TST)也能迅速誘發嚙齒動物的抑郁樣行為。

2.1 慢性應激模型

2.1.1 慢性不可預知溫和應激模型

慢性不可預知溫和應激模型應用廣泛,近五年內使用頻次大幅**其他動物模型且呈逐年上升趨勢。該模型是利用長期慢性低水平刺激,將動物持續暴露于一系列未知的溫和刺激(如閃光、電擊、冷水游泳、潮濕、傾斜籠子等),以及每日隨機斷水或斷食,時長為 3 周至 3 個月不等,從而模擬現實生活中患者的發病環境。該模型動物*明顯的特征是快感缺乏,這可用蔗糖偏好實驗來評估,大多數抗抑郁藥可以達到逆轉蔗糖消耗減少的效果。這種應激范式可以避免單一重復刺激使動物產生適應性,且使其保持長期有效的抑郁狀態。該模型表現出前額葉皮層星形膠質細胞彌散和縫隙連接異常超微結構減少,抗抑郁**可以逆轉縫隙連接功能障礙和連接蛋白 43 基因表達。此外,利用該模型還發現應激后促炎細胞因子的水平上調,**細胞因子如轉化生長因子 -β 和白介素-10 受到抑制,海馬和下丘腦中的腦源性神經營養因子( brainderived neurotrophic factor,BDNF)基因表達降低,可能是由于影響神經元再生的細胞因子失衡所致。該模型是具有較高可靠性的經典模型,與西醫臨床診斷標準吻合度可達到 70%以上,與中醫診斷標準吻合度可達到 80%以上。

2.1.2 慢性社會失敗應激模型

社會失敗應激模型(圖 1A)是在社會層面上模擬抑郁癥的發病機制,實現了更高的結構效度。該模型是將動物反復暴露在更強壯、更具攻擊性的同類動物面前,導致其快感喪失和焦慮。在頻繁刺激的情況下,屢次戰敗的模型動物表現出應激反應,從而產生長期的行為變化(如與群體交流的頻率降低、性行為減少)和生理變化(如神經細胞增殖減少、海馬體積降低)。還有研究表明,慢性社會失敗模式導致的大腦獎賞環路改變與抑郁樣行為的易感性增加有關。值得注意的是,由于雌性動物在上述實驗環境中不易產生攻擊性行為,因此該范式被應用在雌性動物時需要做出調整。在建立模型前一周,收集、過濾、儲存不同雄性鼠的尿液,并在建立模型前使用 30 μL 尿液浸泡雌鼠尾巴根部。所有雌鼠均使用不同的雄性尿液,致使攻擊鼠不會遇到兩次相同的尿液的戰敗鼠。此外要注意區分本實驗可能會產生假陽性結果,因為實驗處理時間過短僅能導致表面上的焦慮。

2.1.3 慢性束縛應激模型

慢性束縛應激模型的優勢在于簡便、廉價,與其他慢性應激動物模型相比,所需時間、成本和人力更少。動物被束縛在通風良好的有機玻璃管內(管的大小取決于動物的體重),每天3-6 小時且不被提供食物和水。為了避免晝夜節律波動的干擾,大多數研究是在每日固定的時間段內進行 CRS。持續 3-4 周的應激會減少動物探索行為和自主活動,并逐漸出現緊張、焦慮、抑郁等**情緒。CRS 可通過參與腎上腺皮質 5-羥色胺樣**反應和上調 5-羥色胺 7 受體,誘導皮質酮分泌敏化及 5-羥色胺水平升高。選擇性 5-羥色胺 7 受體拮抗劑可使 CRS 誘導皮質酮分泌恢復到對照水平,從而表明皮質酮分泌加劇的機制可能涉及 CRS 誘導的腎上腺皮質 5-羥色胺的釋放。研究表明該范式存在物種差異性,與小鼠相比,大鼠對束縛應激更敏感;性別因素對該范式誘導的抑郁樣行為同樣也有顯著影響,在應激源下,雌性比雄性表現出更多的運動。

2.2 急性應激模型

2.2.1 習得性無助模型

習得性無助狀態是指動物暴露在無法預知且不能掙脫的傷害環境中導致其表現出低意愿的逃避行為,該狀態可影響實驗動物神經系統和相關生物大分子的改變。該模型*常用的刺激方法是每天以約 0.3mA 的電流進行足部或尾部電擊,每次電擊時間與間隔時間不規律,通過動物低意愿逃避的行為改變來反映抑郁嚴重程度以及**的抗抑郁作用。習得性無助模型對常用抗抑郁藥作用具有較高的靈敏度和特異性,并且可以解釋創傷性應激障礙和重度抑郁并存的癥狀。該應激導致中縫背核 5-羥色胺神經元的強烈激活,杏仁核、中腦導水管周圍灰質背側和伏隔核中 5-羥色胺的急劇釋放,以及神經營養因子的變化和皮質酮水平升高。抑郁癥患者的功能神經成像也發現了類似的神經生物學變化,這突顯了該模型的高結構效度。此外,該范式也可以成為轉基因動物基因-表型關系的測試模型,如 C1q(經典補體途徑的啟動子)基因敲除小鼠更容易產生習得性無助。

2.2.2 行為絕望模型

行為絕望模型(主要包括 FST 和 TST,圖 1A)是通過強迫動物的活動直至其出現絕望狀態的方法建立模型。FST 是將動物置于高約 40 cm、半徑 10~15 cm、水深 20 cm 的光滑玻璃筒內進行強迫游泳訓練;

TST 是將動物頭部向下懸掛,二者均是將動物置于無法掙扎逃脫的環境中,以增加的不動時間作為反映抑郁的嚴重程度的量化標準。該模型具有操作簡單、靈敏度和成功率高等優點。同時,它也常作為篩選模型來評估其他抑郁癥嚙齒動物模型的建立是否成功及抑郁程度。該模型也存在如對“不動”的判定易帶有主觀性或單一應激方法有局限性等缺點。


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