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抑郁症动物模型及中医药复方防治进展*

2020-11-27笪晓丽李晓娟邱文琪陈家旭

中国中医基础医学杂志 2020年10期
关键词:动物模型抗抑郁效度

笪晓丽,李晓娟,邱文琪,陈家旭,△

(1. 暨南大学中医学院,广州 510632;2. 北京中医药大学中医学院,北京 100029)

抑郁症具有高患病率和高自杀率,为深入研究其作用机制和增强疗效,全面提高和改善抑郁症患者的健康水平,开展动物实验刻不容缓,其中建造合适的抑郁症动物模型尤为重要。为进一步深入研究中医药治疗抑郁症的作用机制,为抑郁症治疗提供新思路和新方法,本文就抑郁症动物模型及中医药复方防治进展作一总结。

1 抑郁症动物模型

好的动物模型具有以下优点,一是重复性好,数据可靠;二是可控制性、专一性强;三是生命周期短,更全面了解疾病发生发展机制。理想的动物模型将从预测效度(对治疗的反应类似于临床中观察到的反应)、表面效度(模型和疾病之间的类似现象学)和结构效度(强有力的理论基础)3个方面来共同评估构建[1]。现根据实验室常用抑郁症动物模型造模方法不同,可分为应激模型、药物模型、手术模型和基因模型等。

1.1 应激模型

抑郁症的应激模型主要是通过对实验动物加以一段时间的外在刺激,干扰其正常的生理心理导致机体激素水平异常,从而出现一系列抑郁症的外在表现行为,如进食减少、活动度减小等,当给予特定的抗抑郁药物时可以纠正这些行为。

1.1.1 慢性不可预知温和刺激模型(chronic unpredictable mild stress, CUMS) 1980年首先由Katz等提出chronic unpredictable stress cus,chronic mild stress,CMS模型,实验方法[2-3]则通过对大鼠应用随机几种不同的应激因子,包括电击、剥夺食水、冷水浸泡、反转昼夜节律等,使动物不能预料刺激的发生,持续3周发现大鼠探究行为明显减弱,血浆中皮质激素升高,给予三环类、单胺氧化酶抑制剂等抗抑郁药可阻止这些异常改变。1987年由Willner改进成CUMS模型,对Katz等方案进行了一些改动,将快感缺乏的测量(糖水偏好试验)定为模型成功的关键和降低应激因子强度的评价指标。

慢性不可预知温和刺激模型是应用较广泛的一种模型,其优点一是表面效度、结构效度、预测效度评价良好,二是造模稳健,持续时间长久,其缺点为方法复杂多样、重复性差、工作量大。

1.1.2 慢性束缚应激模型(chronic restraint stress, CRS) 1959年,慢性束缚应激模型由Renaud在Improvedrestraint-techniqueforproducingstressandcardiacnecrosisinrats一文中最早提出[4]。现常用2种实验造模方法,一种束缚方法是使用软带子做成的镣铐将实验动物四肢捆绑,并将其头部也固定在一定位置避免挣扎自伤。另一种方法是将小鼠放于特制的圆柱型筒内,将其两后肢伸出筒外并用胶布固定[5],一般是每天将动物约束1~6 h,持续14~21 d或更长时间。

该模型的优点,一是较好地模拟人类抑郁症发展过程,二是适合中医研究慢性应激抑郁症,其缺点是同种因素反复刺激会产生适应性。其注意事项,一是造模时间长短影响生物学效应[6],二是当去掉应激后,一段时间后会出现指标回复现象。

1.1.3 习得无助模型(learned helplessness, LH) 1967年,Overmier和Seligman提出通过电刺激建造习得无助抑郁模型。2001年,Vollmayr等对其进行改进,使实验提高了重复性,数据更可靠[7]。实验方法是实验前2 d给予大鼠每次30 s持续不可逃避的足底电击,并随机间歇18~42 s,反复进行30次。实验第3天筛选出合格的实验大鼠,每次给予可逃避持续电击6 s,间歇24 s,反复进行30次。并规定在给予的30次电击中,逃避失败次数超过25次,就可认为建成习得无助模型[8]。

该模型的优点一是表面效度好,与抑郁症病人较为相似(体质量下降,活动减少,食欲下降等);二是预测效度好,适合快速抗抑郁药的筛选。但其缺点一是电击装置设备较贵,二是不能用于筛选慢性抗抑郁药物,三是动物品系存在较明显差异,四是无助模型具有争议,无法确定是否形成习得性无助。

1.1.4 行为绝望模型 大小鼠强迫游泳实验模型(Forced Swimming Test, FST):1977年Porsolt提出[9],当啮齿动物在停止活跃的逃避行为(如攀爬或游泳)之后被置于水中时,最终会发展为不动。抗抑郁治疗减少了不动的数量或延迟其发作,并增加或延长FST期间显示的主动逃避行为。由于该实验发现传统FST不能证实选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs)的抗抑郁活性,因此从两方面进行改进,一是水深增加,二是改良FST记录大鼠的3种行为,即游泳行为、攀爬行为、静止不动行为增加了FST灵敏度。实验方法[10]是将大鼠置于水深、水温适宜的圆柱形透明容器中,进行15 min“前游泳”,然后将大鼠从容器中取出并给予治疗干预后放回笼中。经过24 h后再次将大鼠置于容器中,进行5 min“测试游泳”并记录其运动,对其行为进行分析评估,得到抗抑郁治疗的效果评价。实验中注意影响实验的4个因素,即水温、水深、动物、季节;FST是检验药物短效行为学效应的实验(24 h),但抗抑郁药物临床起效都要2周左右。该造模方法优点是操作方便,可信度高,缺点是假阳性高,评判大鼠动与不动存在主观性。

1.1.5 小鼠悬尾实验模型(tail suspension test, TST):1985年,Steru等创造TST抑郁症动物模型。实验方法[11]:将实验动物的尾部进行固定,使其头部向下悬挂,实验动物经过努力挣扎仍无法摆脱困境,开始出现间断性不动,表现出“行为绝望”状态,一般测试总持续时间为6 min,记录动物的动与不动时间。实验发现,抗抑郁药物能减少动物不动的持续时间。

该模型的优点一是操作简单、客观测评,二是结果与经Porsolt验证的“行为绝望”测试一致,三是对广谱抗抑郁药物敏感。但其缺点一是存在假阳性,二是动物品系差异大,近交小鼠品系如C57Bl/6不是在TST中使用的理想品系,因为许多具有这种遗传背景的动物倾向于爬上它们的尾巴,不动时间也较长[12]。

1.1.6 母婴分离模型(maternal separation, MS) 1967年IC Kaufman和LA Rosenblum在文章Thereactiontoseparationininfantmonkeys:anacliticdepressionandconservation-withdrawal中正式提出母婴分离模型。实验方法[13]:将新生幼鼠从出生第2天开始进行每天3 h的母仔分离,然后再放回母鼠身边一起喂养,此过程持续2周。之后不再对动物进行干预,直到第60天时对该批动物进行分类。其作用机制是通过抑制下丘脑-垂体-肾上腺轴活性,促使糖皮质激素(GC)含量升高,激活其受体,使皮质酮(CORT)升高导致谷氨酸升高及γ-氨基丁酸(GABA)释放降低,进而引发动物成年后出现焦虑样行为、惊反射的前脉冲抑制缺失等行为改变[14]。

该模型主要作为部分抗抑郁药的初筛和抑郁性障碍的孤独、社会交往减少的模型,主要用于早期应激对子鼠成年后病理生理及行为变化的研究。该模型的优点一是动物抑郁作用时间长,二是操作相对简单,但其缺点是模型具有特异性,可信性待查。此模型在应用中存在以下问题,一是品系差异明显,C57BL/6较普遍应用,但实验效果较BALB/c差;二是受孕产护理的环境影响(温度、光照周期、窝群数量等),三是存在杀婴行为[15]。

1.1.7 社会挫败模型(social defeat stress, SDS) 最初的社会挫败模型是由Klaus Miczec 1978年提出。实验方法[16]为选取一批成熟健壮的雄性动物为居住者(攻击者),再选取一批弱小的实验动物为入侵者。居住者对入侵者会进行攻击,当入侵者表现为失败时结束实验。然后将入侵者放入带孔、透明的保护笼中, 再将保护笼至于居住者旁,与居住者进行身体隔离但仍有感官接触。实验可分为2个阶段,首先进行5~10 min的直接攻击,然后再进行24 h的间接接触(感官接触)。根据实验需求一般持续10 d左右[17]。

此模型的优点可以较好地模拟人类抑郁的发病机制并用药,但其缺点为性别差异,雌鼠造模困难。

1.2 药物模型

抑郁症的药物模型是针对实验动物使用相关药物,改变正常机体激素水平或阻断降低神经递质的传递,从而抑制实验动物的正常生理机制,产生相应抑郁症表型。对于药物诱导的抑郁症动物模型,现在常用糖皮质激素、利血平、高剂量阿扑吗啡、育亨宾和5-羟色胺(5-HT)药物诱导造模。

糖皮质激素注射诱导抑郁模型是指通过注射外源性CORT,模拟与抑郁相关的行为和神经生物学变化。有研究发现,如连续21 d每天注射10、20或40 mg/kg的CORT,会导致强迫游泳试验中抑郁样行为的分级增加。该模型能够更加明确CORT对抑郁症状发展的直接影响,适用于机体CORT异常或CORT依赖性的抑郁症研究。但在造模时,药物剂量浓度以及给药时间对实验影响较大[18]。1980年Leit发现,利血平可使动物脑内单胺递质下降,引起抑郁样症状。该模型造模时间短、通道单一[19],主要缺点是其未能检测到缺乏单胺再摄取抑制特性的新型抗抑郁药,如米安色林。此外,给予利血平模型抗抑郁药后,其抗抑郁活性仅在慢性治疗后明显,对急性治疗效果不明显[20]。高剂量阿扑吗啡模型、育亨宾增强模型、5-HT诱导模型可以通过阻断或抑制NA的摄取,从而建造抑郁症模型,常用于研究筛选NA系统的抗抑郁药,5-HT诱导模型也可用于作于中枢5-HT抗抑郁药物的筛选。除上述药物模型外,还有使用苯丙胺增强、小鼠四苯嗪对抗、大鼠色氨酸增强等药物进行造模者。

总体上来说,药物造模适用于研究对药物存在依赖性和使用相关治疗药物后存在不良反应的抗抑郁药,但药物造模仍具有一些缺点,一是药物干预造模,与一般人类抑郁症的发病机制有差距,二是引起的抑郁症状单一、持续时间较短暂,仅用于抗抑郁药物的初筛,较少单独使用[21]。

1.3 手术模型

抑郁症的手术模型主要通过切除或者改变实验动物与影响中枢神经兴奋相关的生理器官,使其缺乏正常的生理功能,最后机体神经不能正常传导兴奋,从而模拟抑郁症状。

1.3.1 嗅球切除模型 1978年,Cairncross及其同事Jancsar通过实验观察,使双侧嗅球切除(olfactory bulbectomized, OB)大鼠开始进入大家的视野。实验方法[22]为用探针捣毁嗅球和负压吸引的方法将嗅球切除,2周后分为假手术组、嗅球切除模型组、氟西汀治疗组。给药2周后进行各组大鼠行为学实验并分析评估。实验发现,嗅球切除后的大鼠活动进食减少。这些研究结果表明,球囊切除术导致记忆和学习缺陷,是由海马体功能失调引起的,慢性抗抑郁治疗能逆转这种不足[23]。用该方法造模其优点为表面效度好,作用时间长,但其缺点为手术要求高、死亡率高,物种之间存在差异。

1.4 基因模型

基因模型已经逐渐出现在大众视野,通过先天遗传的特异性或是敲除特定的基因,选取抑郁偏向的实验动物进行繁殖培育,可模拟遗传性的抑郁症患者。

1.4.1 Flinders sensitive rat line(FSL)大鼠模型 1986年,Flinders大学的Overstreet提出FSL大鼠基因模型。研究发现,大鼠皮质边缘5-HT受体和海马脑神经肽含量较低,但胆碱能神经受体亢进,对胆碱能药物敏感,使用丙米嗪可以改善大鼠的回避反应和低下的学习能力。该模型主要用于抑郁症的胆碱能假说研究[24]。

1.4.2 Wistar-Kyoto(WKY)大鼠模型 WKY大鼠是由与自发性高血压大鼠相同的亲本Wistar原种进行繁殖培育出的基因型大鼠。WKY大鼠具有良好的抑郁症行为学表现,且易出现与抑郁焦虑有密切关系的肠易激综合征,进一步证明其能作为良好的抑郁症动物模型。目前,WKY大鼠可用做研究抑郁症神经内分泌发病机制和抑郁与睡眠异常关系的抑郁动物模型[21]。

1.4.3 congenital learned helplessness (cLH)大鼠模型 Seligman等继创造了LH模型后,又选择性繁殖培养具有先天性习得性无助的模型,即cLH。cLH大鼠具有异常的应激反应,当其暴露于应激后,空间认知能力下降,血清素5-HT 1B自身受体的调节改变。实验显示,cLH大鼠对糖水偏好显著降低,表现出与LH模型一致的行为[20]。

抑郁症基因模型除以上3种,还有High DPAT Sensitive大鼠、Fawn Hooded大鼠、Swim Low-active model大鼠、Tryon Maze Dull大鼠等。由于基因动物模型具有不稳定性且重复率低,故一般配合其他方式作为抑郁药物初筛,不单独使用。

表1示,为更好地模拟抑郁症的发病机制和发病表型,达到预测效度、表面效度和结构效度3方面高度相似性,研究者对抑郁症动物模型不断进行创造和改进,但抑郁症动物模型未来也仍需不断完善。

2 中医药复方防治抑郁症动物模型研究

抑郁症属于中医学“郁证”范畴,常以心情抑郁、情绪不宁、胸部满闷或咽中如有异物梗塞等为主要临床表现。本文基于中国知网和PubMed 2大数据库,对抑郁症的中医药复方实验研究进行数据挖掘。在中国知网数据库中,以主题词“抑郁症”并含“中医”为词条进行检索,共检索到2450条相关条目;在PubMed数据库中以主题词“depression”并全文“traditional Chinese medicine”进行检索,共检索到526条相关条目。图1示,剔除抑郁症与中药复方动物实验无关的文献,最终筛选出符合条件文献共125篇,包括中文77篇,英文48篇,涉及中药复方56个。

根据本次检索得出频次最高的8个中医药复方,进一步归纳总结上述中医药复方在抑郁症防治动物模型研究中的进展。

柴胡疏肝散出自明代《医学同旨》,由陈皮、柴胡、川芎、香附、枳壳、芍药、甘草7味药物组成,具有疏肝理气、活血止痛的功效,主治肝气郁滞证。研究者采用CUMS、FST、利血平等诱导抑郁症动物模型,发现可通过增加海马组织单胺类神经递质含量和调控BDNF的表达,增加5-HT 1 A受体mRNA的表达,以及抑制海马中cJun氨基末端激酶蛋白的表达来抗抑郁[25]。

逍遥散出自《太平惠民和剂局方》,由柴胡、当归、茯苓、白芍、白术、炙甘草、薄荷、生姜8味药组成,具有疏肝解郁、养血健脾的功效,主治肝郁脾虚证,是临床治疗抑郁症常用的疏肝解郁方剂。通过复制CUMS、CRS、TST和FST等造模方式,发现其作用机制有以下几种[25]:增加血浆中去甲肾上腺素和海马内单胺类神经递质含量,提高脑内5-HT 1 A受体和BDNF的表达等,从多种途径共同起到抗抑郁作用。

表1 抑郁症动物模型比较

图1 抑郁症相关中药复方检索文献频次图

四逆散出自《伤寒论》,由柴胡、枳实、芍药、甘草4味药组成,具有调和肝脾、透邪解郁、疏肝理脾之功效。加味四逆散是由四逆散化裁组成的新复方,其作用与四逆散相似。研究者通过大小鼠动物实验,使用CUMS、CMS应激造模,并用TST和FST方式检测模型抑郁症效果。目前发现,四逆散可以提高5-HT、DA的含量,增加脑区5-HT 1 A的mRNA的表达数量,加味四逆散可提高海马5-HT 2 A蛋白及其mRNA的表达,均具有调节脑部单胺类神经递质作用和神经元保护作用[26]。

开心散出自孙思邈的《备急千金要方》,由石菖蒲、远志、人参、茯苓4味药组成,具有安神、补气、利湿化浊的功效,主治心神不宁、悲伤忧虑、善忘等症状。据现代学者药理研究,通过CMS、TST等抑郁症模型,发现开心散可能是通过促进脑内5-HT合成释放,增加脑内单胺递质,提高大鼠海马中BDNF的表达,增加海马神经营养以及清除氧自由基、保护神经元而发挥抗抑郁作用[27]。开心散血浆褪黑素学说也有相关研究[26]。

开心解郁汤是临床经验方,由柴胡、赤芍、巴戟天、茯苓、人参、枳实、远志、甘草8种中药组成,有研究表明其主要来自开心散和四逆散的合方。研究者主要通过CUMS模型进行实验研究,发现开心解郁汤可以使5-HT和NE水平正常化,并能调节大鼠大脑中5-HT 1 A和5-HT 2 A受体表达的平衡[28]。目前该复方主要用于研究血管性抑郁症。

越鞠丸出自朱震亨的《丹溪心法》,由苍术、香附、川芎、神曲、栀子5种药物组成,其主要功效是行气解郁,主治气血痰火湿食六郁。有研究表明,在CMS、LH和OB大鼠模型中,越鞠丸可以通过e EF2-BDNF、NMDA/AMPA受体和AKT-m TOR信号通路增强突触可塑性,产生快速持久的抗抑郁作用机制[29]。

舒郁胶囊是现代研究治疗抑郁症之肝郁气滞证的经方,由柴胡、白芍、香附、甘草组成。研究者通过FST、

CUMS、CRS应激造模,目前发现舒郁胶囊可以通过增加5-HT 1AR蛋白水平和激活海马神经元中5-HT 1AR介导的cAMP-PKA-CREB信号通路起作用[30]。

抑郁症动物模型对中医药抑郁症研究有重要作用,适当的模型可以更明确中药的作用机理,并指导临床规范用药。在中药复方研究中,更常采用CUMS、TST、FST、CRS应激造模以及部分药物造模方式。本研究团队在中药方剂逍遥散治疗抑郁症的研究中,使用CUMS和CRS抑郁症动物模型模拟肝郁脾虚证均取得较好的实验效果。

3 小结与展望

抑郁症是一种由社会、环境和自身机体共同影响作用的综合性复杂疾病。抑郁症动物模型的建造使科研更接近抑郁症的本相,中医药复方的研究也为其治疗提供了新思路。但目前仍存在以下问题,一是抑郁症动物模型造模方式各异,存在重复率低、造模效率低、与真实抑郁症患者的发病仍有较大差距等缺点;二是在中医药复方研究过程中,造模方法单一,方药与证型未能对应。在今后的研究中,研究者应从表面、预测、结构3方面效度出发,建造更科学合理的抑郁症动物模型。此外,中医药复方造模时也应注意病证结合、方证对应,体现中医药治疗特色以及发挥中医药治疗优势。

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