深部脑磁刺激术对慢性束缚应激大鼠习得性无助样绝望行为的疗效

刘博，张攀，李达，杨予涛，郑云峰，徐志卿

深部脑磁刺激术对慢性束缚应激大鼠习得性无助样绝望行为的疗效

刘博1,2，张攀1,2，李达1,2，杨予涛1,2，郑云峰3，徐志卿1,2

目的探讨深部脑磁刺激术(DMS)对慢性束缚应激(CRS)大鼠模型习得性无助样绝望行为的治疗作用。方法29只Sprague-Dawley大鼠随机分为对照组(n=8)和CRS组(n=21)。CRS组予以束缚应激，对照组不做任何应激处理。3周后，通过强迫游泳实验(FST)观察大鼠习得性无助样绝望行为，将具有绝望行为的CRS组大鼠随机分为假治疗组(n=6)、DMS组(n=8)和西酞普兰组(n=7)，并接受相应治疗。1周后，观察各组在FST中的不动时间。结果CRS组在FST中不动时间明显高于对照组(F=11.260,P= 0.002)。治疗1周后，西酞普兰组FST中的不动时间无显著性差异(F=1.565,P=0.235)；DMS组不动时间短于假治疗组(F=5.560,P= 0.036)，也短于治疗前(F=6.277,P=0.025)。结论CRS可导致大鼠产生习得性无助样绝望行为，为期1周DMS治疗可改善该行为。

慢性束缚应激；习得性无助样绝望行为；深部脑磁刺激；绝望；自杀；抑郁；大鼠

[本文著录格式]刘博，张攀，李达，等.深部脑磁刺激术对慢性束缚应激大鼠习得性无助样绝望行为的疗效[J].中国康复理论与实践,2017,23(2):162-165.

CITED AS:Liu B,Zhang P,Li D,et al.Effect of deep-brain magnetic stimulation on learned helplessness behavior in rats with chronic restrained stress[J].Zhongguo Kangfu Lilun Yu Shijian,2017,23(2):162-165.

自杀是有意识地以自我意愿或手段结束自己生命的自我毁灭行为。据世界卫生组织统计，全球平均每年约80万人死于自杀，在中国每年约有20余万人死于自杀，200万人自杀未遂。自杀已成为15～34岁人群的首位死亡原因，是重要的医学及社会问题之一[1-2]。

自杀发生的原因较为复杂，抑郁症是其主要的危险因素之一[3-5]。其中绝望情绪作为抑郁与自杀行为之间的桥梁起着非常关键的作用，与此同时绝望情绪还可作为独立的危险因素导致自杀行为的发生[5-7]。因此降低自杀意念及绝望情绪是干预自杀的关键环节之一[3,8]。

目前对于自杀的预防与治疗主要以心理、药物及无抽搐电休克为主[9-13]。其中心理和药物治疗周期长、起效慢[14-16]。电休克疗法相对起效快，且可显著改善抑郁症患者的绝望情绪及自杀意念，但却存在损伤认知记忆等副作用[17]。寻找新型、安全、高效的自杀干预手段具有重要的临床意义。

重复经颅磁刺激(repetitive transcranial magnetic stimulation,rTMS)是目前应用广泛且安全的非侵入性脑刺激术，诸多研究表明rTMS对抑郁症患者无助绝望等核心症状具有改善作用，可一定程度降低患者自杀风险[16,18-19]。但rTMS疗效仍具一定局限性，Meta分析指出rTMS对绝望等抑郁样行为仅有中低强度的改善作用[19]。另外，近来有研究发现侵入性深部脑电刺激对重症及难治性抑郁有较佳疗效[20-21]，但rTMS使用小型“8”字线圈产生的磁场具有空间局限性，无法对深部脑组织产生刺激作用，这可能是造成其疗效局限的原因之一。同时有部分学者指出抑郁症发病机制复杂，常涉及多个脑区，单一靶点刺激可能使疗效局限，而全脑范围内的磁刺激可能更为有效[22]，同样rTMS由于线圈等原因也无法同时对全脑进行刺激。

深部脑磁刺激(deep-brain magnetic stimulation, DMS)是一种改进后的rTMS，使用较大的双同轴线圈，可同时在全脑范围进行节律性的深浅部磁刺激，是一种潜在的可能具有较优抗绝望效果的治疗手段。然而目前国内外针对DMS的研究相对较少，主要集中于探究DMS对健康动物生理及行为的影响。研究发现高频低强度DMS可改善健康大鼠海马这一与抑郁、绝望密切相关脑区的功能。但是DMS是否可改善绝望样行为尚不可知。本次研究拟通过可较好模拟临床绝望无助样行为的慢性束缚应激(chronic restrained stress,CRS)大鼠模型来探究DMS的相关疗效[23]。

1 材料与方法

1.1 实验动物和分组

29只成年雄性Sprague-Dawley大鼠，7～8周龄，体质量200～220 g，由维通利华实验动物中心提供。动物饲养房室温保持在(23±1)℃，湿度维持在(50± 5)%，4～5只/笼，12 h昼夜循环，自由进食饮水。所有大鼠予以1周环境预适应后根据随机抽样原理将其随机分为对照组(n=8)和CRS组(n=21)。

1.2 模型制备

CRS组大鼠的制备参考Chiba等[24-25]的方法，予以每天2 h束缚应激，持续3周。对照组不进行任何应激。应激第3周后通过强迫游泳实验(Forced Swimming Test,FST)观察大鼠习得性无助样绝望行为，将具有绝望行为的CRS组大鼠随机分为假治疗组(n= 6)、DMS组(n=8)和西酞普兰组(n=7)。

1.3 方法

1.3.1 抗绝望治疗

DMS组采用ANTIS 180型DMS刺激仪(北京澳丹斯生物科技有限公司)进行治疗。治疗参数：刺激频率40 Hz，磁场强度20 Oe(1 Oe=79.58 A/m)[23]，每天20 min，持续1周。假治疗组将大鼠放入DMS治疗仪中但并不予以磁刺激，只给予DMS刺激时产生的噪声录音。西酞普兰(SIGMA，美国)治疗剂量参考Burghart等[27-28]方法(10 mg/kg)，每天1次，持续1周。

1.3.2 行为学实验

本次研究在实验的第3周(即3周束缚应激后)和第4周(即1周的抗绝望治疗后)分别予以1次FST，用于评价大鼠绝望行为和抗绝望治疗的疗效。FST实验流程参考Porsolt等[26]的方法。大鼠放置于高55 cm、直径35 cm的有机玻璃缸中，水深(35±1)cm，水温(25± 3)℃。利用录像机采集实验录像，利用Ethovision行为分析软件统计5 min内大鼠在水中的不动时间。行为判断标准：①不动，除了维持大鼠头部露于水面以上等基本动作外，无攀爬、游水等动作；②游泳，有积极的游泳动作，不单纯为了维持大鼠头部露于水面以上，如围桶游动移动。

1.4 统计学分析

使用SPSS 18.0软件进行统计分析。采用单因素方差分析(One-way ANOVA)对组间数据进行检验，显著性水平α=0.05。

2 结果

实验第3周，CRS组在FST中的不动时间明显长于对照组(P＜0.01)。见表1。

表1 实验第3周各组在FST中的不动时间情况(s)

实验第3周，DMS组、西酞普兰组与假治疗组比较，不动时间无显著性差异(P＞0.05)。实验第4周，西酞普兰组FST中的不动时间有一定的下降趋势，但无显著性差异(P＞0.05)，对照组及假治疗组其不动时间未见明显改变趋势(P＞0.05)；与假治疗组比较，DMS组在FST中不动时间减少(P＜0.05)，同时短于实验第3周(P＜0.05)。见表2。

表2 各组实验第3周和第4周FST中不动时间比较(s)

3 讨论

绝望无助情绪指对未来悲观失望，认为自己处于无援境地，任何人都无法帮助自己，遇到不利事物消极被动，认为无可挽回，没有获救希望并放弃主动逃离[29]。该情绪是导致自杀行为发生的重要危险因素之一[5-7]。将大鼠放入装有水的深桶中对于其而言是强烈的应激事件，其会产生剧烈攀爬桶壁的逃离行为而较少出现在水中静止漂浮的不动行为。1978年Porsolt等发现，将予以应激过的大鼠放入装有水的深桶后，其在水中漂浮不动的行为明显增加，放弃主动性逃跑，产生和人类十分相似的绝望无助行为，并且该行为可被5-羟色胺再摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRI)等抗抑郁药特异性改善，该行为也被认为是大鼠的绝望无助样行为。Porsolt[26,30]的FST实验被称之为“绝望实验”，目前已被广泛应用于抗抑郁、绝望等药物的筛选工作中。

成功制备具有绝望行为的动物模型是本次实验的关键。本次研究主要通过施加慢性应激的方式构建大鼠的绝望无助行为模型。既往研究表明，慢性应激作为自杀、抑郁等情绪问题的重要危险因素之一，已被广泛应用于绝望、抑郁等动物模型的建立[31-33]。且有研究指出慢性应激诱导的绝望、抑郁大鼠模型有较优信效度，适用于各类治疗研究[33]。与既往国内外相关研究结果基本一致，本次研究显示予以健康大鼠为期3周的CRS可导致大鼠产生绝望样行为[24-25]。该结果进一步证明慢性应激诱导绝望行为动物模型的稳定性和可重复性，并适用于评价DMS的抗绝望作用；同时也再次证明慢性应激在绝望情绪的产生过程中起到较为重要的作用。

本研究结果显示，为期1周西酞普兰治疗可对CRS大鼠绝望样行为具有一定缓解的趋势，但差异并不具有统计学意义。这提示短期使用西酞普兰治疗尚不具备明显的抗绝望作用。既往诸多动物及临床研究也表明西酞普兰等SSRI类药物皆不具备快速抗抑郁、抗绝望作用，其发挥疗效至少需持续用药2～3周以上[9,14]，本次实验结果与上述既往研究结论基本一致。

本研究还发现，为期1周的DMS治疗可显著改善CRS大鼠绝望样行为。自杀作为一种严重危及生命的行为问题，对于绝望和自杀意念者尽快予以干预及治疗十分必要。目前常用于自杀干预的SSRI类药物起效时间相对较慢。如西酞普兰治疗1周尚未对CRS大鼠的绝望样行为起到有效的干预作用，而DMS治疗则效果明显，在起效时间上更为迅速。既往研究发现为期5 d的DMS刺激即可促进正常大鼠海马脑区的神经再生，这可能是DMS在短期内即可产生较好抗绝望作用的重要原因之一[23]。

综上所述，本次研究发现DMS具有较好的快速抗绝望作用，这提示DMS在自杀的干预方面可能具有较好的应用前景，值得进一步探究其作用机制并开展相关临床前期实验。

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Effect of Deep-brain Magnetic Stimulation on Learned Helplessness Behavior in Rats with Chronic Restrained Stress

LIU Bo1,2,ZHANG Pan1,2,LI Da1,2,YANG Yu-tao1,2,ZHENG Yun-feng3,XU Zhi-qing1,2
1.Department of Neurobiology,Capital Medical University,Beijing 100069,China；2.Beijing Institute for Brain Disorders,Capital Medical University,Beijing 100069,China；3.Beijing Aldans Bio-tech Co.,Ltd.,Beijing 100044, China

XU Zhi-qing.E-mail:zhiqingxu@ccmu.edu.cn

ObjectiveTo explore the curative effect of deep-brain magnetic stimulation(DMS)on learned helplessness behavior in the chronic restrained stress(CRS)rat model.MethodsTwenty-nine Sprague-Dawley rats were randomly divided into control group(n=8)and CRS group(n=21).CRS group was exerted chronic restrained stress,while the control group did not receive any stress,for three weeks. Then learned helplessness behavior was tested using Forced Swimming Test(FST)and the hopeless rats of the CRS group were divided randomly into sham group(n=6),DMS group(n=8)and citalopram group(n=7),that received corresponding treatment respectively.They were evaluated with FST again after one-week treatment.ResultsThe immobile time in FST was longer in CRS group than in the control group after three-week stress(F=11.260,P=0.002).After one-week treatment,no significant improvement was found in the citalopram group(F= 1.565,P=0.235),however,the immobile time in DMS group decreased(F=6.277,P=0.025),and was shorter than that in the sham group(F= 5.560,P=0.036).ConclusionCRS could result in learned helplessness behavior,which could be alleviated with one-week DMS.

chronic restrained stress；learned helplessness behavior；deep-brain magnetic stimulation；hopelessness；suicide；depression；rats

10.3969/j.issn.1006-9771.2017.02.009

R749.4

A

1006-9771(2017)02-0162-04

2016-09-23

2016-12-05)

1.国家自然科学基金面上项目(No.81671345；No.31171032；No.31271154)；2.北京市自然科学基金重点项目(No.7091002)；3.北京市自然科学基金重点B类项目(No.KZ201610025026)。

1.首都医科大学神经生物学系，北京市100069；2.首都医科大学北京脑重大疾病研究院，北京市100069；3.北京澳丹斯生物科技有限公司，北京市100044。作者简介：刘博(1990-)，男，汉族，辽宁彰武县人，硕士研究生，主要研究方向：在慢性应激动物模型上探究深部脑磁刺激的抗抑郁抗绝望作用。通讯作者：徐志卿(1963-)，男，浙江台州市人，博士，教授，主要研究方向：脑重大疾病中神经肽及受体的作用及其分子机制研究。E-mail:zhiqingxu@ccmu.edu.cn。