抑郁动物模型研究进展

张瑞，仲辉，尚靖

（中国药科大学中药学院，江苏 南京211198）

0 引言

抑郁症是危害人类身心健康的常见精神疾病，主要以显著而持久的情绪低落为特征，轻度者表现为心境不佳、兴趣缺失、自责、自我评价下降和乏力等，多伴有食欲和性欲下降、早醒和体质量减轻等症状，严重者可痛不欲生，悲观绝望，常有自杀倾向[1]。目前，常用抑郁模型有应激模型和药物诱导模型[2-8]。抑郁动物模型的成功与否主要从一般情况(体质量、形态等)、行为学、神经生化指标和免疫系统四个方面来评价，其中行为学和神经递质的改变是抑郁动物模型的重要评价标准[9]。现对抑郁相关模型总结如下。

1 实验动物

1.1 啮齿动物

啮齿动物是造抑郁模型的经典动物，具有价格低廉、容易获取等优势[10]。SD鼠(Sprague-Dawley)[11]和C57BL/6小鼠[12]是常见的抑郁动物。Wistar-Kyoto大鼠具有异常的行为模式，是一种内源性抑郁症模型，可以模拟青少年抑郁症[13]。FSL大鼠是抑郁症的遗传动物模型，对多种化学物质和不同作用机制的药物敏感[14,15]、LE鼠（Long-Evans）是1915年由Wistar的雌性与野生的灰色挪威雄性杂交培育出来的，是研究行为和大脑/行为关系的有效工具[16]。但啮齿动物大脑结构简单，这使得他们从人类解剖学、神经生理学、功能和行为表现有很大的不同，从而限制了对人类抑郁症的理解。

1.2 非人灵长类动物

非人灵长类动物与人类有更强的相似性，如大脑组织的复杂性、复杂的认知能力和巨大的社会复杂性[17]，有研究发现慢性社会挫败应激模型中非人灵长类表现出与人类相似的海马萎缩。与人类一样，非人类灵长类动物产生皮质醇来应对压力，并在长期轻度压力下表现出抑郁核心症状[18,19]。

1.3 斑马鱼

斑马鱼(Danio rerio)是一种小型水生脊椎动物，已成为转化神经科学和生物医学研究的模式生物。由于它们的生理(神经解剖学、神经内分泌、神经化学)和哺乳动物的遗传同源性、健壮的表型以及在高通量筛选中的价值，斑马鱼成为开发有效的抑郁症实验模型和发现新的治疗方法的理想选择。行为测试方法，如方法回避、认知和社会范式，在斑马鱼中是可用的，

在识别斑马鱼对生理、遗传、环境和/或心理药理学改变的反应中的抑郁样指数方面有实用价值。此外，斑马鱼对常用的精神药物高度敏感，这为使用该模型作为药理学研究和药物筛选的宝贵工具提供了支持。通过使用快速、自动化的行为跟踪软件，可以对斑马鱼的行为进行最佳监控，从而提高了高通量效率，减少了内部差异[20]。

2 抑郁动物实验模型

2.1 嗅球切除（Olfactory bulbectomy, OBX）

嗅球切除是啮齿动物最常用的抑郁模型之一，OBX啮齿动物表现出多种异常行为，如记忆功能障碍、抑郁行为和诸如海马单胺、神经发生、脑源性神经营养因子(BDNF)水平降低等神经化学变化。慢性应用抗抑郁药可改善OBX的某些异常行为，但急性用药不能改善[21]。

2.2 获得性无助模型（Learned helplessness, LH）

无助状态被认为是抑郁症的一个核心方面，因此，啮齿动物的获得性无助范式通常被用作抑郁症的动物模型[22]。LH的特征是动物在可逃避的压力下表现出不逃避的行为，并表现出与抑郁相似的生物学特征，例如5-HT活性改变，HPA轴亢进[23]。

2.3 慢性不可预知性温和刺激（Chronic mild unpredictable stress, CUMS）

慢性不可预测轻度应激(CUMS)是目前最常用、最可靠、最有效的啮齿动物抑郁模型，抑郁症的核心症状是快感缺乏，而CUMS诱发的行为改变与抑郁症一致，并可导致海马神经损伤和认知障碍等抑郁样行为[24,25]。然而这个方案往往很难在不同的实验室复制。

2.4 慢性社会挫败压力（Chronic social defeat stress,CSDS）

慢性社会失败压力是一种基于社会冲突的心理社会压力模型，它引入了类似于人类抑郁症的小鼠的行为变化，如社交回避、快感缺乏和行为绝望，是一种经过验证的抑郁症研究模型[26]。对CSDS小鼠的内侧前额皮质（mPFC）进行基因表达的微距阵分析，发现CSDS减少了mPFC的髓鞘形成[27]。

2.5 慢性束缚应激

慢性束缚应激是将实验动物放在有孔的离心管里约束刺激14天[28]。慢性束缚应激不仅能使皮质醇升高，还能产生持续的抑郁样行为，使小鼠海马区活性氧生成增加[29]。

2.6 慢性可知性温和刺激（Chronic mild stress, CMS）

CMS是比较常用的抑郁动物模型，动物经历一系列的应激，例如强光刺激、潮湿环境、强迫游泳和束缚等。CMS与CUMS的不同之处在于，所有刺激均在相同时间点进行，CMS模型与前额叶、海马、纹状体和皮层的蛋白质过氧化羰基水平升高相关，应激大鼠小脑和纹状体丙二醛水平升高[30]。

2.7 先天性获得性无助模型（Congenital learned helpless,cLH）

cLH大鼠是通过选择性繁殖获得性无助动物而发育起来的，至今已有60多代。cLH大鼠在厌恶但可以避免的情况下（如习得的无助）表现出先天性的抑郁样行为，在模棱两可的情况下表现出悲观的偏向[31]。

2.8 母子分离模型（Maternal Separation, MS）

母子分离模型模拟早期生活压力，早期生活压力可能增加抑郁样行为，影响海马神经发生，并在成年早期引起轻度代谢失衡，在啮齿动物中，使幼鼠在成年期暴露于MS环境，表现出被动顺从行为和被动应对应激行为，对神经发育具有长期的干扰作用[32]。

2.9 转基因模型

Griffiths BB等使用一种突变的斑马鱼grs357来研究糖皮质激素信号缺陷对应激生理和相关行为的早期发育影响，这种突变的斑马鱼具有非功能性的糖皮质激素受体(GRs)，对GRs功能失调的斑马鱼突变幼虫(grs357)的应激行为和生理状态研究发现，它们表现出抑郁表型[33]。

2.10 药物模型

2.10.1 皮质酮诱导的抑郁模型

研究发现，抑郁症患者表现为下丘脑、垂体、肾上腺(HPA)轴过度活跃，皮质醇水平升高。在实验动物中，重复注射皮质酮可诱导类似抑郁的行为，如减少蔗糖的摄入，并在行为测试中增加强迫游泳测试和悬尾测试静止时间。它还会引起神经化学和组织病理学的变化，这些变化提示抑郁[34]。

2.10.2 脂多糖（LPS）诱导的抑郁模型

在抑郁症的病理导向研究中，炎症假说近年来受到越来越多的关注。为了模拟炎症引起的抑郁状态，啮齿类动物通常通过腹腔注射脂多糖(LPS)来刺激免疫反应[35]。然而，诱导抑郁样行为的LPS的剂量在许多文献中存在很大差异。既往研究发现LPS给药后抑郁样行为的量效关系呈非线性，但其原因尚不清楚。

2.10.3 利血平诱导的抑郁模型

早在上世纪五十年代，利血平被发现可对动物产生类似抑郁的作用[36]。据报道，反复给药利血平可作为一种进展性抑郁模型，可作为一种简便、经济的抗抑郁药物表面效度动物模型。之前的一项研究发现，利血平的慢性治疗降低了啮齿类动物大脑中的5-HT水平，支持了利血平作为一种进展性抑郁症动物模型在啮齿类动物中使用[37]。

3 评价指标

3.1 啮齿动物行为学评价指标

3.1.1 旷场实验（Open field test, OFT）

旷场实验是最常用的抑郁动物模型评价方法，利用动物对新场好奇产生探索而又害怕的矛盾心理，正常情况下，啮齿动物会自发的倾向于容器的边缘，即“趋向性”，增加花在中央部位的时间以及中央/总运动的比例或减少进入中央部位的潜伏期是抑郁的迹象[38-40]。

3.1.2 悬尾实验（Tail suspension test, TST）

悬尾实验是将小鼠悬挂，通过记录6min内后四min的不动时间来反映测试动物的抑郁状态，常用于评价抗抑郁药物药效，抗抑郁药物可以减少悬尾不动时间[41,42]。

3.1.3 强迫游泳实验（Forced swimming test, FST）

强迫游泳实验是将鼠暴露于水，在最初强烈的逃逸行为（如游泳和攀爬）后，它们停止挣扎并表现出被动的静止行为，静止的行为反映了压力后无法坚持逃避指导的行为（即行为绝望）或被动行为的发展使动物脱离了积极应对方式[43,44]。将小鼠放在形状为圆柱体的透明容器中，该容器中加入20cm高度的水，水温25℃，测试时间为6min，记录小鼠后4min的不动时间。

3.1.4 糖水偏嗜测试（Sugar preference test，SPT）

抑郁的核心症状是快感缺失和行为绝望。迄今为止SPT被认为是评价小鼠中快感缺失的最佳方法。测试前72h，每笼放置两瓶1%蔗糖水，训练小鼠含糖饮水，测试前48小时，将其中一瓶1%蔗糖水替换为纯水，测试前24h，禁食禁水，测试时，给与小鼠一瓶200mL的1%蔗糖水，一瓶200mL纯水，12h后切换一次避免位置偏好，24h后，取走两瓶水并测量糖水消耗量，计算糖水偏嗜指数。糖水偏嗜率=蔗糖消耗量/（蔗糖消耗量+纯水消耗量）×100%[45]。

3.1.5 新奇环境抑制摄食行为的检测

基于低食现象的试验最初被用来研究抗焦虑治疗的效果，但在啮齿类动物模型中，已越来越多地用于研究慢性和亚慢性抗抑郁药物治疗效果。这种摄食过少现象是由于接触到一种新因素而抑制了进食行为。在这类测试中，包含两个测试:新奇抑制喂养测试(NSFT)和新奇诱导下食欲减退测试(NIHT)，这些测试通过测量啮齿动物表达一种新因素的进食行为的时间以及食物摄入量来检测与抑郁和焦虑有关的行为。在NIHT中，对动物进行训练以食用理想的食物，然后再在新颖的地方对其进行测试。动物不愿在新颖的环境中食用这种高度可口的食物被认为是焦虑和快感缺乏症的一种衡量标准[46]。

3.1.6 高架十字迷宫（Elevated plus-maze, EPM）

EPM是用来测试啮齿动物和其他哺乳动物与焦虑相关的行为，EPM通过在没有明确威胁、惩罚或奖励的情况下追踪适应性行为，在行为水平上测量焦虑[47]。

3.1.7 Morris水迷宫

Morris水迷宫(MWM)最初是由莫里斯开发的，被心理学家和神经科学家广泛用于评估啮齿动物的空间学习和记忆能力[48], 它依靠远端线索从开放场地周边的起始位置导航到水下逃生平台。MWM已被证明是一种与海马突触可塑性和NMDA受体功能密切相关的可靠的检测方法[49]。

3.2 斑马鱼行为学测试指标

3.2.1 新颖水族箱实验（Novel tank test, NTT）

这种新颖的水箱测试将斑马鱼引入一个陌生的环境，从而引发焦虑反应，这种反应是通过最初游向水箱较低区域(称为地理趋向性)的偏好来衡量的，随着时间的推移，探索性的向上运动逐渐增加，一般来说，进入水箱上半部分的潜伏期较长，花在顶部的时间减少，以及不稳定的运动和冻结增加表明焦虑[50]。

3.2.2 黑白箱测试（Light/dark box）

它基于成年斑马鱼对黑暗和光明区域的自然偏好(称为暗向性)，重点放在进入的潜伏期，过渡的次数，以及在白色或浅色的一半花费的时间。抗焦虑行为表现为白色隔间的活动增加，而黑色隔间的活动表明焦虑。这一范式在斑马鱼幼体中有进一步的应用，然而，与成虫不同的是，幼虫具有趋光性，因为它们更喜欢光明的地方而不是黑暗的地方，从而产生了相反的行为现象[51-53]。

4 总结和展望

综上所述，抑郁模型的建立对于研究疾病的机制，药物筛选有着重要的作用。啮齿动物应用较成熟但其大脑结构简单；非人灵长类与人类亲缘关系近，但因造价和技术手段受到限制，并未大范围应用；斑马鱼因其独特的优势，已经成为一种用于抑郁症转化研究的生物。虽然抑郁模型多种多样，但目前没有任何一种抑郁模型能够完全涵盖所有症状，因此，要根据实验目的选择合适的抑郁模型，同时要选择合适的评价指标确定模型是否成功及评价动物的抑郁状态。