啮齿类动物创伤应激障碍模型的评价及研究进展
来源：未知 |发布时间：2018-10-27 09:52|点击:次
创伤后应激障碍( posttraumatic stress disorder,PTsD)是指由于生命受到威胁、遵遇悲剧导致的精神、躯体症状持续的临宋综合征(。当前普遵认为,任何伴有强烈心理反应如恐惧绝望、失控感和幻灭感的创伤事件都有可能导致PISD。据美国精神病协会( American Psychiatry Association,APA)统计,美国PISD的人群总患病率为1%-14%,平均为8%,个体终身患病危险性达3%~5%,女性约为男性的2倍。而我国伍志刚、张本等分别对洞庭湖严重洪涝灾区成人和唐山大地震所致孤儿PTSD发病率调查情况显示为3389%和23%(13)。2008年“5.12”汶川地震极重灾区幸存者中,3个月后罹患失眠、梦现闪回等PTSD典型症状的人群比例约为184%。基于以上现状,在PISD研究中,选择理想的PTSD动物模型无疑是了解疾病发病机制、筛选鉴别性实验可能治疗靶点的关键。因此,当前亟待结合动物实验深人开展多角度研究,以拓展对
PTSD复杂病症的理解。本文综述了当前关于PTSD实验动物模型主要是啮齿类动物模型的进展,旨在深入探讨其发病规律和病理生理机制,并为临床治疗方法、预后评估等提供有益的借鉴和启示。
一、PTSD动物模型的评判标准
PTSD动物模型的要求如下:能满足一般性情绪失调的相关标准,即现象的相似性(有效性),相应的理论解释框架(构建有效性)以及具有可检测性或者模型动物的药动力学可预测药效(有效性预测)3。如果动物模型可以反映核心症状并可观察到PTSD发生的诱因、发展的时间历程,动物模型应该能在相对较短时间应激下理想地显示长期改变:包括PISD样症状程度由刺激剂量(强度)决定;病理性改变可以持续并随着时间而加重;动物的行为改变可反映病症的趋势”。鉴于啮齿类动物中大鼠和小鼠由于其繁殖快数量大,来源广泛,且便于完成基因工程操作,因此在PTSD研究中得到广泛使用。
二、当前主要的PTSD啮齿类动物模
1.电击模型;基于巴浦洛夫恐惧条件反射原理,诱发动物对个体生存感到威胁,产生强烈的恐惧感,表现出类似创伤应激障碍的恐惧反应。这种模型通常以重复配对给予条件刺激( conditioned stimulus,Cs),通常是声音或光和一种非条件刺激( unconditioned stimulus,Us)配伍,一般采用电击(包括足底电击和尾部电击),是当前研究创伤后应激障碍最重要的动物模之一。(1)简单电击模型:目前基于动物和实验要求不同,电击模型各项参数如下:在大鼠电击模型中,可将大鼠足部置于有电流通过的栅栏上,予以1次或者几天(报道最长2周)持续时间18-3min不等的电流刺激,;或者选用大鼠尾部电击法,在连续2d或着3d时间内对放于电柵栏的大鼠尾巴予以电击,每次持续时间3~15min,在30min内或者2h间断完成。一般以放于同样电击箱但无电流刺激的大鼠为对照。电击大鼠可表现出明显的条件性恐惧,僵立反应明显,对新环境高度敏感焦虑行为增加,在穿梭箱和游泳实验中逃跑行为增多,惊吓反射异常增加。这种模型的研究结果表明,大鼠惊吓反应和对新环境的敏感等悉惧相关行为最长时间可持续3月,相当于人类寿命至少7年时间。而在小鼠电击模型中般以电流参数为:0.3-3mA,持续2s,单次电击;可导致小鼠产生至少1月的PSD样症状。国内中南大学李凌江教授领导的课题组和厦门大学等单位多年来一直采用经典条件性恐惧性的PTSD模型,分别根据文献和研究需要建立大鼠1.0mA,30min,随机60个电击,时程15s的大鼠PIsD模型,研究了情景恐惧记忆神经机制和PTSD对大鼠海马CA3区锥体细胞树突骨架效应等1。(2)阈下电击模型:上世纪90年代外最先以毁损或者刺激杏仁核引发癜痫样症状研究啮齿类动物(主要是大鼠)PTSD样行为。国内第三军医大学野战外科研究博士后王庆松在其1998年自然基金课题(PTSD中皮质边缘区神经元NGF翻译因子与CR交汇作用研究)中予以改进以大鼠惊厥海马CA1区阙下电刺激,参数为波宽ms,频率25Hz、串长108,每日8次,间隔7min,连续5d,可引发大鼠焦虑反应明显水迷宫空间认知障碍的PTSD样行为,并且在研究中主要探讨PTSD急性期的海马神经元钙超载所致的一氧化氮合酶持续高表达与一氧化氮释放增高可能与PTSD样行为有关13。该模型是对大鼠施以有创及电刺激所诱导海马核团特性改变所致,因此,可能更适用于战场相关肢体创伤并发PISD研究。(3)幽闭电击模型:国内第三军医大学野战外科研究所的王禾副研究员建立幽闭加高强度短时电击PISD模型,将大鼠置于狭小的幽闭电击箱,足部连续3d共6次严重应激,每次施以8mA电流,30min内间断电击持续10s,刺激后采用自动化行为检测系统观察应激大鼠表现出兴奋性和抑制性行为,其中穿梭箱认知功能下降。作者利用此模型认为PTSD的发生机制可能与谷氨酸过度表达引发海马神经元凋亡有关。该模型特点是不造成可见生理损伤的较大电流强度,可很好地模拟作战时军人遭遇长时囚禁(或者潜伏等待等战事准备)和强烈的战场危险环境且不引起肢体损伤情况。模型制备简单、时间短,也适合PTSD闯入性记忆的发生机制研究。综合以上电击模型研究发现,电击模型呈现刺激强度依赖性,电击强度越高行为敏感和抑制持续时间长,但电击次数并非越多越好。只要有合适的电击参数,模型的PSD样表现相对客观稳定,是较理想的研究模型。
2.社会应激模型:(1)天敌模型:天敌严重应激模型是基于
动物之间的天然食物链关系,让应激动物直接面对饥饿的捕食动物(比如大鼠面对放在笼内饥饿的大猫,仓鼠面对饥饿的狐狸)或间接接触比如闻嗅有捕食动物气味的物品(大鼠接触猫沙或者闻嗅猫狐狸等的排泄物,甚至呆在有猫气味的房间)使动物对个体生存感到威胁而产生极大的恐惧。在大鼠天敌应激模型中,大鼠被置于有生命危险的新笼子5min,但是身体不会遭受猫的攻击,应激大鼠在应激后30min即可表现出在有孔板上活跃性降低在明-暗箱中,在明亮处活动时间减少,并在进入暗室中潜伏期减少,高架迷宫开放臂活动减少,表现出明显的焦虑,并可持续1周,作者还发现大鼠与猫的距离越近恐惧程度越高。也有研究让大鼠闻嗅狐狸的排泄物味(由trim-thiazoline释放)2h,24h后大鼠可表现出PTSD样的逃避行为。大鼠分别在有猫气味的房间待2~10min,其听觉惊吓dB反应增加持续3~7d6。然而小鼠在猫鼠天敌模型中以闻到猫的气味2min,应激后1周,小鼠在高架迷宫的探究行为增加在开放臂的活跃性以及有孔板的行为与对照组无差别,然而 Cohen等研究也发现小鼠闻嗅猫粪便10min,惊吓行和高架迷宫活动抑制可持续1月,并有放射迷宫和物体识别行为学习能力下降,提示小氤的天敌模型在应激后期(1周后)症状明显。天敌模型非常接近动物的恐惧产生本源,因此实验设计上有其合理性特别是利用基因敲除小鼠研究PISD基因水平的发病机制具有无可替代的重要性。(2)社会强敌挫败模型:杜会应激挫败模型主要是动物在面对同类具有攻击性的强者或者同种属另一不同系列攻击性的强者遭遇挫败(可能受伤)后表现出对个体生存而感到强烈恐惧。实验中,大鼠连续几天1次或5次遭遇被攻击同类,一般设置暴露时间为持续10~60min,当第一次被打败后(无保护措施时,大鼠可能在打架中受伤)战败鼠随后闻到攻击者气味或者直接面对攻击者。当再次将战败鼠置于攻击鼠待过的空笼子内,战败鼠表现出强烈的条件性恐惧,可持续至少35d以上。在升降十字迷宫开放臂活动减少,在被动明暗躲避实验中潜伏期增加,惊吓反射持续至少10d。但是,战败鼠在诸如 Morris水迷宫和孔板的学习记忆中表现正常。同时研究也发现,在社会交互反应测试中,战败鼠在应激后10周才表现出与同类的接触性下降,应激15周才表现出奖赏型糖水喜好改变;而当战败鼠群居而非单独居住,在公共场合中僵立行为增加9。因此,社会应激挫败鼠的行为分析受居住环境和行为监测仪器的影响非常大。
3.单刺激应激模型:(1)水下限制强迫游泳棋型( water-immersion and restraint stress,wIRS)据文献报道最先由 Yoneda等在1980年设计了限制强迫游泳,模拟在水中自然的情况下遭遇突然短暂的创伤经历,应用于应激药物的研发。由于该模型比较贴近自然而且也有被水窒息的恐怖感,后来被应用于PTSD研究。具体实验模式如下:将实验动物禁食过夜放入金属笼内,将鼠笼浸入25度水中3h。这种模型的僵立反应、高警觉性和绝望性等行为与PTSD患者表现相似,并能持续至应激后2周0。该模型能很好地模拟人类生命安全遭受威胁的恐饰感,从发生上接近PTSD的治病病因,适用于以啮齿类动物等小型动物研究PTSD。(2)慢性限制应激模型( chronic restrain stress. CRS)限制大鼠被置于小盒内8min-2h不等或者被限制于金属丝网限制21d。观察发现,在开放场中自主活动减少,升降十字迷宫中开放臂内的活动持续减少,并可导致前额叶锥体细胞树突分支数目和长度减少训,该模型虽可模拟PTSD患者下丘脑垂体肾上腺( hypothalamus-pituitary-adrenal,HPA)轴失调现象后引发的脑结构改变,但从病因上解释似乎更姑近慢性温和剌激所致的机体改变。(3)单刺激延长应激模型( single prolonged stress,sPs)是一种应激敏感化模型,也是目前常用的PISD动物模型。将大鼠连续进行以下处理:禁锢2h;强迫性游水20min(水深40cm,水温25°),休息15min后投入乙醚密闭桶内麻醉至其意识丧失。随后将动物分笼饲养,常规摄入鼠粮、饮水,饲养温度为18-22°。应激后1周检测,与非应激组相比,在108dB惊吓反射增加;应激后2周, Morris水迷宫学习任务中,应激大鼠表现出逃避期增加,对靶台的停留时间减少,表明大鼠的空间记忆或者注意有缺陷。该模型叮以较好地模拟PTSD样的HPA轴抑制,并有与PSD患者类似的行为学反应。SPS大鼠研究最早始于1999年美国密歇根大学心理学系2,2005年在日本得到推广。目前在日本美国和国内(比如第四军医大学、中国医科大学等)科研单位应用较多。基础研究中,研究者一般通过单一动物行为模型探索某个“单一”症状的神经生物学机制,可以表现出高唤醒、易激惹、惊吓反应增强、情感麻木及社会退缩等症状,是一种涉及敏感化模型的特异性的PISD研究模型。(4)复合应激模型:此类模型基本上是SPS模型的延伸。目前国内一些PTSD研究者在应用不同动物模型中,根据实验设计需要又分别在SPS模型基础上增加了电击,比如第四军医大学谭庆荣教授实验室采用束缚、强迫游泳、乙醚麻醉,待大鼠意识完全恢复后,将大鼠暴露于电击箱中约196s后给予能使大鼠表现出痛苦(跳跃或嘶叫)的1mA4s的电流,休息60s后,放回笼中。发现大鼠僵立反应增加、高架迷宫开放臂行为下降、Mors水迷宫空间记忆下降等改变。作者认为单次延长应激结合足底电击增强了大鼠对应激场景的恐惧反应和高警觉性。显示本模型具有PTS似的致病因素与过程,具有诱发效应持久等特点,基本满足PTSD主要临床表现,是进一步研究PTSD机制的理想动物模型3。中国医科大学也根据SPS模型新近设计出另一种适合小鼠的PTSD模型,设计如下:昆明小鼠在SPS后接受条件性恐惧模式电击。模型的行为学具有PTsD样表现:恐惧、敏感、低活跃性和物体识别能力下降以及海马细胞出现凋亡等。作者认为SPS和条件性恐惧的电击模式相结合的应激可能更适合TSD研究“。第三军医大学野战外科研究所目前建立了大鼠制动2h同时施以随机足部电击4mA,随后让大鼠进行力竭式游泳模型,综合了过去制备PTSD模型的几种应激因子:电击、束缚、疲劳、淜水等因素,结果显示能更好地模拟平、战时PTSD发生条件,目前从拒俘反射评分、高架十字迷宫、旷场试验、水迷宫等行为学评估上较符合上述PTSD动物模型标
4.母子分离模型和孕期应激模型:母子分离对于处于哺乳
期的新生儿来说是一个非常特殊的时期,处于早期神经发育的特殊时期),将刚出生2周(也有文献报道为1-10d)的鼠仔与母鼠分离,每日被置放于孵育箱3h连续3d,幼仔在成长期缺乏母亲护理诸如舔食和梳理毛发以及肠内排空等,此法等同于人类的母子分离3月。研究发现该模型可表现出明显的HPA轴活跃,下丘脑室旁核促肾上腺皮质素释放因子mRNA增高,曾经分离的幼鼠成年后接受恐惧性电击,相比较未曾母子分离的幼鼠水迷宫认知行为缺陷和海马DNA损伤的易感性增加2。母子分离模型牵涉到护理和神经发育的影响,因此可能更适于研究PSD形成的环境或者生长背景等。也有研究对预产前1周孕鼠给以每天1h制动,连续1周,新生鼠成年后接受急慢性应激即( chronic plus acute prolonged stress, CAPS处理(包括慢性间断性冷刺激4°水游泳或者浸泡,每天6h,连续14d,在第15天接受连续接受社会挫败、制动和冷水游泳应激检测发现孕期刺激鼠成年后遭受上述应激后表现出HPA轴失调和焦虑恐惧等PTSD样行为。因此,孕期应激实验设计可能是制作FSD易感动物模型的一个有效筛选条件
5.疲劳应激模型( fatigue stress):从NCBI文献查阅可见始于1983年, Vihko等采用强迫小鼠在跑步机上采用间断耗竭式亚极限性运动,每次间隔100~145min,连续9h跑轮运动模式,观察到严重生理应激(运动疲劳)对小鼠器官的损害,觉醒能力也有严重损害,但该方法被认为违背了动物的运动天性而未能推广应用。目前最常用的疲劳应激是强迫游泳,该模型是法国 Parsorlt神经药理实验室最先建立的,模型是基于动物不能逃脱出恶劣环境以致行为绝望,当时主要是用于抗抑郁药物的评筛。具体方法是将小鼠置于25°水深35cm的恒温水箱中,使小鼠游泳至力竭(避免下沉),该模型因符合小鼠善游泳的天性,且游泳运动调动了全身能量消耗,被认为较客观地模拟了疲劳应激状态,PSD研究中主要关注其抑郁情绪,并可导致学习记忆或认知能力明显降低。
三、展望
根据美国精神障碍诊断手册第四版中创伤后应漖障碍六项诊断标准,以啮齿类动物研究PTSD,对当前所应用的各种PTSD模型必须考虑构建的合理性和现实性,而对模型的评估主要是依据动物应激后产生的与PTSD患者类似的行为。
一般以PⅠSD样行为来概括,而这主要依赖实验者选用指标的可靠性和客观性。截至2012年9月从NCB查阅关于PTSD啮齿类动物模型的文章有218篇,表明此模型构建的复杂性。然而随着现代电子遥感技术和计算机分析技术的引人,极大地推动了行为学在检测手段、检测参数实验效率与准确率等方面的进步,以其无创性和高灵敏度的特点避免了实验本身造成的二次应激,在一定程度上也利于实现模型的可重复性。尽管PTSD啮齿类模型和PTSD患者症状比对上仍有差别,但相对于昂贵的灵长类动物模型而言,啮齿类动物模型不仅有助于PTSD基础和临床前研究,而且对PTSD救治和药物研发有重要意义。
PTSD复杂病症的理解。本文综述了当前关于PTSD实验动物模型主要是啮齿类动物模型的进展,旨在深入探讨其发病规律和病理生理机制,并为临床治疗方法、预后评估等提供有益的借鉴和启示。
一、PTSD动物模型的评判标准
PTSD动物模型的要求如下:能满足一般性情绪失调的相关标准,即现象的相似性(有效性),相应的理论解释框架(构建有效性)以及具有可检测性或者模型动物的药动力学可预测药效(有效性预测)3。如果动物模型可以反映核心症状并可观察到PTSD发生的诱因、发展的时间历程,动物模型应该能在相对较短时间应激下理想地显示长期改变:包括PISD样症状程度由刺激剂量(强度)决定;病理性改变可以持续并随着时间而加重;动物的行为改变可反映病症的趋势”。鉴于啮齿类动物中大鼠和小鼠由于其繁殖快数量大,来源广泛,且便于完成基因工程操作,因此在PTSD研究中得到广泛使用。
二、当前主要的PTSD啮齿类动物模
1.电击模型;基于巴浦洛夫恐惧条件反射原理,诱发动物对个体生存感到威胁,产生强烈的恐惧感,表现出类似创伤应激障碍的恐惧反应。这种模型通常以重复配对给予条件刺激( conditioned stimulus,Cs),通常是声音或光和一种非条件刺激( unconditioned stimulus,Us)配伍,一般采用电击(包括足底电击和尾部电击),是当前研究创伤后应激障碍最重要的动物模之一。(1)简单电击模型:目前基于动物和实验要求不同,电击模型各项参数如下:在大鼠电击模型中,可将大鼠足部置于有电流通过的栅栏上,予以1次或者几天(报道最长2周)持续时间18-3min不等的电流刺激,;或者选用大鼠尾部电击法,在连续2d或着3d时间内对放于电柵栏的大鼠尾巴予以电击,每次持续时间3~15min,在30min内或者2h间断完成。一般以放于同样电击箱但无电流刺激的大鼠为对照。电击大鼠可表现出明显的条件性恐惧,僵立反应明显,对新环境高度敏感焦虑行为增加,在穿梭箱和游泳实验中逃跑行为增多,惊吓反射异常增加。这种模型的研究结果表明,大鼠惊吓反应和对新环境的敏感等悉惧相关行为最长时间可持续3月,相当于人类寿命至少7年时间。而在小鼠电击模型中般以电流参数为:0.3-3mA,持续2s,单次电击;可导致小鼠产生至少1月的PSD样症状。国内中南大学李凌江教授领导的课题组和厦门大学等单位多年来一直采用经典条件性恐惧性的PTSD模型,分别根据文献和研究需要建立大鼠1.0mA,30min,随机60个电击,时程15s的大鼠PIsD模型,研究了情景恐惧记忆神经机制和PTSD对大鼠海马CA3区锥体细胞树突骨架效应等1。(2)阈下电击模型:上世纪90年代外最先以毁损或者刺激杏仁核引发癜痫样症状研究啮齿类动物(主要是大鼠)PTSD样行为。国内第三军医大学野战外科研究博士后王庆松在其1998年自然基金课题(PTSD中皮质边缘区神经元NGF翻译因子与CR交汇作用研究)中予以改进以大鼠惊厥海马CA1区阙下电刺激,参数为波宽ms,频率25Hz、串长108,每日8次,间隔7min,连续5d,可引发大鼠焦虑反应明显水迷宫空间认知障碍的PTSD样行为,并且在研究中主要探讨PTSD急性期的海马神经元钙超载所致的一氧化氮合酶持续高表达与一氧化氮释放增高可能与PTSD样行为有关13。该模型是对大鼠施以有创及电刺激所诱导海马核团特性改变所致,因此,可能更适用于战场相关肢体创伤并发PISD研究。(3)幽闭电击模型:国内第三军医大学野战外科研究所的王禾副研究员建立幽闭加高强度短时电击PISD模型,将大鼠置于狭小的幽闭电击箱,足部连续3d共6次严重应激,每次施以8mA电流,30min内间断电击持续10s,刺激后采用自动化行为检测系统观察应激大鼠表现出兴奋性和抑制性行为,其中穿梭箱认知功能下降。作者利用此模型认为PTSD的发生机制可能与谷氨酸过度表达引发海马神经元凋亡有关。该模型特点是不造成可见生理损伤的较大电流强度,可很好地模拟作战时军人遭遇长时囚禁(或者潜伏等待等战事准备)和强烈的战场危险环境且不引起肢体损伤情况。模型制备简单、时间短,也适合PTSD闯入性记忆的发生机制研究。综合以上电击模型研究发现,电击模型呈现刺激强度依赖性,电击强度越高行为敏感和抑制持续时间长,但电击次数并非越多越好。只要有合适的电击参数,模型的PSD样表现相对客观稳定,是较理想的研究模型。
2.社会应激模型:(1)天敌模型:天敌严重应激模型是基于
动物之间的天然食物链关系,让应激动物直接面对饥饿的捕食动物(比如大鼠面对放在笼内饥饿的大猫,仓鼠面对饥饿的狐狸)或间接接触比如闻嗅有捕食动物气味的物品(大鼠接触猫沙或者闻嗅猫狐狸等的排泄物,甚至呆在有猫气味的房间)使动物对个体生存感到威胁而产生极大的恐惧。在大鼠天敌应激模型中,大鼠被置于有生命危险的新笼子5min,但是身体不会遭受猫的攻击,应激大鼠在应激后30min即可表现出在有孔板上活跃性降低在明-暗箱中,在明亮处活动时间减少,并在进入暗室中潜伏期减少,高架迷宫开放臂活动减少,表现出明显的焦虑,并可持续1周,作者还发现大鼠与猫的距离越近恐惧程度越高。也有研究让大鼠闻嗅狐狸的排泄物味(由trim-thiazoline释放)2h,24h后大鼠可表现出PTSD样的逃避行为。大鼠分别在有猫气味的房间待2~10min,其听觉惊吓dB反应增加持续3~7d6。然而小鼠在猫鼠天敌模型中以闻到猫的气味2min,应激后1周,小鼠在高架迷宫的探究行为增加在开放臂的活跃性以及有孔板的行为与对照组无差别,然而 Cohen等研究也发现小鼠闻嗅猫粪便10min,惊吓行和高架迷宫活动抑制可持续1月,并有放射迷宫和物体识别行为学习能力下降,提示小氤的天敌模型在应激后期(1周后)症状明显。天敌模型非常接近动物的恐惧产生本源,因此实验设计上有其合理性特别是利用基因敲除小鼠研究PISD基因水平的发病机制具有无可替代的重要性。(2)社会强敌挫败模型:杜会应激挫败模型主要是动物在面对同类具有攻击性的强者或者同种属另一不同系列攻击性的强者遭遇挫败(可能受伤)后表现出对个体生存而感到强烈恐惧。实验中,大鼠连续几天1次或5次遭遇被攻击同类,一般设置暴露时间为持续10~60min,当第一次被打败后(无保护措施时,大鼠可能在打架中受伤)战败鼠随后闻到攻击者气味或者直接面对攻击者。当再次将战败鼠置于攻击鼠待过的空笼子内,战败鼠表现出强烈的条件性恐惧,可持续至少35d以上。在升降十字迷宫开放臂活动减少,在被动明暗躲避实验中潜伏期增加,惊吓反射持续至少10d。但是,战败鼠在诸如 Morris水迷宫和孔板的学习记忆中表现正常。同时研究也发现,在社会交互反应测试中,战败鼠在应激后10周才表现出与同类的接触性下降,应激15周才表现出奖赏型糖水喜好改变;而当战败鼠群居而非单独居住,在公共场合中僵立行为增加9。因此,社会应激挫败鼠的行为分析受居住环境和行为监测仪器的影响非常大。
3.单刺激应激模型:(1)水下限制强迫游泳棋型( water-immersion and restraint stress,wIRS)据文献报道最先由 Yoneda等在1980年设计了限制强迫游泳,模拟在水中自然的情况下遭遇突然短暂的创伤经历,应用于应激药物的研发。由于该模型比较贴近自然而且也有被水窒息的恐怖感,后来被应用于PTSD研究。具体实验模式如下:将实验动物禁食过夜放入金属笼内,将鼠笼浸入25度水中3h。这种模型的僵立反应、高警觉性和绝望性等行为与PTSD患者表现相似,并能持续至应激后2周0。该模型能很好地模拟人类生命安全遭受威胁的恐饰感,从发生上接近PTSD的治病病因,适用于以啮齿类动物等小型动物研究PTSD。(2)慢性限制应激模型( chronic restrain stress. CRS)限制大鼠被置于小盒内8min-2h不等或者被限制于金属丝网限制21d。观察发现,在开放场中自主活动减少,升降十字迷宫中开放臂内的活动持续减少,并可导致前额叶锥体细胞树突分支数目和长度减少训,该模型虽可模拟PTSD患者下丘脑垂体肾上腺( hypothalamus-pituitary-adrenal,HPA)轴失调现象后引发的脑结构改变,但从病因上解释似乎更姑近慢性温和剌激所致的机体改变。(3)单刺激延长应激模型( single prolonged stress,sPs)是一种应激敏感化模型,也是目前常用的PISD动物模型。将大鼠连续进行以下处理:禁锢2h;强迫性游水20min(水深40cm,水温25°),休息15min后投入乙醚密闭桶内麻醉至其意识丧失。随后将动物分笼饲养,常规摄入鼠粮、饮水,饲养温度为18-22°。应激后1周检测,与非应激组相比,在108dB惊吓反射增加;应激后2周, Morris水迷宫学习任务中,应激大鼠表现出逃避期增加,对靶台的停留时间减少,表明大鼠的空间记忆或者注意有缺陷。该模型叮以较好地模拟PTSD样的HPA轴抑制,并有与PSD患者类似的行为学反应。SPS大鼠研究最早始于1999年美国密歇根大学心理学系2,2005年在日本得到推广。目前在日本美国和国内(比如第四军医大学、中国医科大学等)科研单位应用较多。基础研究中,研究者一般通过单一动物行为模型探索某个“单一”症状的神经生物学机制,可以表现出高唤醒、易激惹、惊吓反应增强、情感麻木及社会退缩等症状,是一种涉及敏感化模型的特异性的PISD研究模型。(4)复合应激模型:此类模型基本上是SPS模型的延伸。目前国内一些PTSD研究者在应用不同动物模型中,根据实验设计需要又分别在SPS模型基础上增加了电击,比如第四军医大学谭庆荣教授实验室采用束缚、强迫游泳、乙醚麻醉,待大鼠意识完全恢复后,将大鼠暴露于电击箱中约196s后给予能使大鼠表现出痛苦(跳跃或嘶叫)的1mA4s的电流,休息60s后,放回笼中。发现大鼠僵立反应增加、高架迷宫开放臂行为下降、Mors水迷宫空间记忆下降等改变。作者认为单次延长应激结合足底电击增强了大鼠对应激场景的恐惧反应和高警觉性。显示本模型具有PTS似的致病因素与过程,具有诱发效应持久等特点,基本满足PTSD主要临床表现,是进一步研究PTSD机制的理想动物模型3。中国医科大学也根据SPS模型新近设计出另一种适合小鼠的PTSD模型,设计如下:昆明小鼠在SPS后接受条件性恐惧模式电击。模型的行为学具有PTsD样表现:恐惧、敏感、低活跃性和物体识别能力下降以及海马细胞出现凋亡等。作者认为SPS和条件性恐惧的电击模式相结合的应激可能更适合TSD研究“。第三军医大学野战外科研究所目前建立了大鼠制动2h同时施以随机足部电击4mA,随后让大鼠进行力竭式游泳模型,综合了过去制备PTSD模型的几种应激因子:电击、束缚、疲劳、淜水等因素,结果显示能更好地模拟平、战时PTSD发生条件,目前从拒俘反射评分、高架十字迷宫、旷场试验、水迷宫等行为学评估上较符合上述PTSD动物模型标
4.母子分离模型和孕期应激模型:母子分离对于处于哺乳
期的新生儿来说是一个非常特殊的时期,处于早期神经发育的特殊时期),将刚出生2周(也有文献报道为1-10d)的鼠仔与母鼠分离,每日被置放于孵育箱3h连续3d,幼仔在成长期缺乏母亲护理诸如舔食和梳理毛发以及肠内排空等,此法等同于人类的母子分离3月。研究发现该模型可表现出明显的HPA轴活跃,下丘脑室旁核促肾上腺皮质素释放因子mRNA增高,曾经分离的幼鼠成年后接受恐惧性电击,相比较未曾母子分离的幼鼠水迷宫认知行为缺陷和海马DNA损伤的易感性增加2。母子分离模型牵涉到护理和神经发育的影响,因此可能更适于研究PSD形成的环境或者生长背景等。也有研究对预产前1周孕鼠给以每天1h制动,连续1周,新生鼠成年后接受急慢性应激即( chronic plus acute prolonged stress, CAPS处理(包括慢性间断性冷刺激4°水游泳或者浸泡,每天6h,连续14d,在第15天接受连续接受社会挫败、制动和冷水游泳应激检测发现孕期刺激鼠成年后遭受上述应激后表现出HPA轴失调和焦虑恐惧等PTSD样行为。因此,孕期应激实验设计可能是制作FSD易感动物模型的一个有效筛选条件
5.疲劳应激模型( fatigue stress):从NCBI文献查阅可见始于1983年, Vihko等采用强迫小鼠在跑步机上采用间断耗竭式亚极限性运动,每次间隔100~145min,连续9h跑轮运动模式,观察到严重生理应激(运动疲劳)对小鼠器官的损害,觉醒能力也有严重损害,但该方法被认为违背了动物的运动天性而未能推广应用。目前最常用的疲劳应激是强迫游泳,该模型是法国 Parsorlt神经药理实验室最先建立的,模型是基于动物不能逃脱出恶劣环境以致行为绝望,当时主要是用于抗抑郁药物的评筛。具体方法是将小鼠置于25°水深35cm的恒温水箱中,使小鼠游泳至力竭(避免下沉),该模型因符合小鼠善游泳的天性,且游泳运动调动了全身能量消耗,被认为较客观地模拟了疲劳应激状态,PSD研究中主要关注其抑郁情绪,并可导致学习记忆或认知能力明显降低。
三、展望
根据美国精神障碍诊断手册第四版中创伤后应漖障碍六项诊断标准,以啮齿类动物研究PTSD,对当前所应用的各种PTSD模型必须考虑构建的合理性和现实性,而对模型的评估主要是依据动物应激后产生的与PTSD患者类似的行为。
一般以PⅠSD样行为来概括,而这主要依赖实验者选用指标的可靠性和客观性。截至2012年9月从NCB查阅关于PTSD啮齿类动物模型的文章有218篇,表明此模型构建的复杂性。然而随着现代电子遥感技术和计算机分析技术的引人,极大地推动了行为学在检测手段、检测参数实验效率与准确率等方面的进步,以其无创性和高灵敏度的特点避免了实验本身造成的二次应激,在一定程度上也利于实现模型的可重复性。尽管PTSD啮齿类模型和PTSD患者症状比对上仍有差别,但相对于昂贵的灵长类动物模型而言,啮齿类动物模型不仅有助于PTSD基础和临床前研究,而且对PTSD救治和药物研发有重要意义。
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