本文介绍了小鼠中不可预测的慢性温和应激方案。该方案可诱导长期的类抑郁表型,并可用于评估潜在抗抑郁药物在逆转行为学及神经分子水平类抑郁缺陷方面的有效性。
本文介绍了小鼠中不可预测的慢性温和应激方案。该方案可诱导长期的类抑郁表型,并可用于评估潜在抗抑郁药物在逆转行为学及神经分子水平类抑郁缺陷方面的有效性。
抑郁症是一种高度普遍且致残的疾病,目前的药物治疗仅能部分缓解症状。许多患者对治疗无反应,这促使人们需要开发新的治疗替代方案,并更深入地理解该疾病的病因。具有转化价值的临床前模型是完成这一任务的基础。本文介绍了一种在小鼠中建立不可预测性慢性轻度应激(UCMS)模型的实验方案。在此方案中,青春期小鼠长期暴露于交替出现的不可预测的轻度应激刺激。类似于人类抑郁症的发病过程,在小鼠青春期这一敏感时期施加应激,可导致成年后出现明显的抑郁样表型。UCMS可用于在多种抑郁样行为及神经分子指标上筛选抗抑郁药物。在评估啮齿类动物抑郁样行为的诸多实验中,蔗糖偏好实验(SPT)尤为突出,该实验可反映快感缺失(抑郁症的核心症状)。本方案也将详细介绍SPT的实施方法。UCMS能够诱导快感缺失、引发长期的行为缺陷,并且可通过慢性(而非急性)抗抑郁药物治疗逆转这些缺陷,这些特点使其相较于其他诱导抑郁样行为的动物模型具有更高的有效性。
重度抑郁症(MDD)是一种致残性疾病,已被列为全球疾病负担的第11位主要原因。th 全球疾病负担的原因1,终生患病率为11%–16%2,3重度抑郁症(MDD)与患者社会功能和职业功能的严重损害、生活质量下降、多种精神和躯体疾病以及死亡风险升高相关。4,5,6,7目前有多种治疗重度抑郁症(MDD)的有效药物疗法和心理干预手段;然而,超过三分之一的患者无法通过现有的治疗方案达到症状缓解。8,9,10,11因此,进一步阐明重度抑郁症的病理生理机制并研发新型药物仍然至关重要。为完成这些任务,需要采用经过科学验证的动物模型。
不可预测的慢性轻度应激(UCMS)是一种著名的大鼠和小鼠实验范式,用于诱导类似抑郁和焦虑的行为12,13,14,15。UCMS 的主要目的是在小鼠和大鼠中引发行为缺陷(例如快感缺失和行为绝望12,15),并促进潜在治疗性药物的筛选。该方法最初由 Katz 提出16,随后由 Willner 进一步发展17,18,产生了大量与抑郁症状相似的行为学和神经生物学结果12。该模型最初为大鼠设计,之后被调整适用于小鼠13,19。在该实验过程中,青春期动物会长期暴露于多种不可预测的轻度应激刺激中,随后给予药理学干预。在治疗结束后获取行为学和生物学指标。UCMS 后常进行的重要测试之一是蔗糖偏好实验(SPT)。SPT 基于啮齿类动物天生更偏好甜味溶液而非水的特性,被广泛认为是评估快感缺失的关键转化模型12,18,20,21(快感缺失是人类抑郁症的核心症状之一22,23)。
自首次引入以来,不可预测的慢性轻度应激(UCMS)模型已进入其应用的第四十个年头,被广泛用于小鼠和大鼠的大量研究中。其中大多数研究采用UCMS作为诱导抑郁样行为的方法12,13,21,24。也有研究利用该模型产生促焦虑效应25,26,27,28,29。蔗糖和糖精偏好测试是评估UCMS后快感缺失的主要方法12,18,30,31,32,33。在UCMS相关文献中广泛采用的其他重要结局指标包括:悬尾实验(TST)28,34,35、强迫游泳实验(FST)28,34,36,37(两者均用于测量应激应对能力/行为绝望)、开放旷场实验(OFT;用于测量探索行为、类焦虑行为及运动活动能力)25,28,38、高架十字迷宫(EPM;用于测量类焦虑行为)25,39,40,以及其他用于测量抑郁样行为、焦虑样行为、认知功能和社会行为的测试12。已有研究表明,长期给予三环类抗抑郁药(TCAs;如丙米嗪35,41,42,43、去甲替林18,44,45)、四环类抗抑郁药(TeCAs;如马普替林46,47、米安色林48)、选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs;如氟西汀46,47,49、艾司西酞普兰30,50、帕罗西汀51,52)、褪黑素43,49、阿戈美拉汀53、脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)抑制剂URB59754以及多种天然化合物30,37,50,55,56,57,58,均可逆转UCMS诱导的抑郁样和焦虑样症状。总体而言,这些治疗效果无法通过急性给药实现12(例如,帕罗西汀51,52、丙米嗪53,54,59,60、氟西汀53、阿戈美拉汀53、URB59754、溴法罗明60)。
童年和青少年时期的压力暴露是成年后发生重度抑郁症(MDD)(以及其他多种精神障碍)的主要危险因素61,62,63下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴是调节应激生物行为反应的主要神经内分泌系统64儿童和青少年时期是神经发育的敏感阶段,此期间的长期压力会破坏下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA轴)的平衡。这种压力可能引发交感神经持续过度激活、反应失衡以及静息状态下仍存在的高皮质醇血症;从而增加个体罹患抑郁或焦虑相关精神疾病的风险。65,66,67,68UCMS 能够充分模拟这种发病机制:在小鼠青春期施加应激可诱导出长期的抑郁样易感性。此外,UCMS 所引发的行为缺陷与下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴功能的显著改变密切相关。例如,通过降低海马体脑源性神经营养因子 [BDNF;一种高度参与 HPA 轴平衡的蛋白质] 水平69,70]30,或通过干扰皮质酮分泌到血液中的调节过程71,72),与人类的病理生理学相似12,50,73.
UCMS 作为抑郁症模型具有多项支持性特征:例如(i)可诱导快感缺失(这被认为是重度抑郁症的内表型23,74);(ii)UCMS 能够评估多种类抑郁行为,如行为绝望、社交行为减少、毛发状态恶化等34;以及(iii)在应激暴露后,抗抑郁药的慢性(2–4 周)给药而非急性给药,可产生持久的治疗效应,这与相同药物在人类患者中产生的效应相似30,75,76,77。
与其它抑郁症动物模型相比,这些特征增强了UCMS模型的有效性。强迫游泳实验(FST78)和悬尾实验(TST79)是两种常用于诱导或评估类抑郁行为的模型。作为诱导类抑郁行为的模型,它们与UCMS相比存在明显不足:无法引发长期的行为改变,可能仅反映对急性应激的适应性反应,而非产生持久的类抑郁表现76。
另一种抑郁症动物模型是社会挫败模型。与强迫游泳实验(FST)和悬尾实验(TST)不同,该模型(与不可预测的慢性轻度应激模型UCMS类似)需要施加慢性应激即 [即], 动物反复遭受与优势个体的厌恶性社交互动)76,77,80,81,82社会挫败模型的主要优势在于采用社会性刺激作为应激源,从而反映了心理社会应激在人类抑郁症发病机制中的作用。与不可预测的慢性轻度应激(UCMS)类似,社会挫败模型可引发长期的抑郁样行为及神经内分泌改变。与UCMS相同的是,社会挫败所导致的行为缺陷可通过长期而非急性给予抗抑郁药物得以逆转。总体而言,大量证据支持将UCMS和社会挫败模型作为研究抑郁症病理生理机制的临床前研究工具。76,77,81,82然而,社交挫败模型的一个主要缺陷是,该模型仅能应用于雄性啮齿类动物,因为雌性个体彼此之间不会表现出足够的攻击性行为83相比之下,UCMS被证明可在雄性和雌性小鼠中均产生多种类似抑郁的效果34.
可预测的慢性轻度应激(PCMS)是另一种啮齿类动物模型,其特点是每天重复施加束缚应激28,84,85,86,87。多项研究表明,PCMS会增加类似焦虑的行为28,87;然而,关于PCMS是否能够诱导长期类似抑郁行为的能力,目前仍存在相互矛盾的报道。与不可预测的慢性轻度应激(UCMS)不同,PCMS在诱导类似快感缺失状态方面效果较差28,84,86。这一结果与人类现象学一致,即不可预测的应激源比可预测的应激源更具危害性88。
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本文所述所有方法均已获得特拉维夫-雅法学术学院机构动物护理与使用委员会的批准。
1. 动物
2. UCMS
3. 抗抑郁药物筛选
4. SPT 中享乐水平的评估
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为了验证不可预测的慢性轻度应激(UCMS)造模方法在诱导类似抑郁缺陷方面的有效性,进行了操作验证。将雄性ICR远交系小鼠随机分配至UCMS组或正常对照组(持续4周,见方案2.2)。随后,进行糖水偏好实验(SPT,持续6天,见方案4),以评估经历UCMS处理的小鼠是否出现快感缺失。紧接着,处死小鼠并完整分离海马组织,采用酶联免疫吸附测定法(ELISA)检测脑源性神经营养因子(BDNF)水平(BDNF是一种与抑郁症病理生理机制密切相关的蛋白70,93)。研究设计详见图1。
独立样本t检验显示,两组在蔗糖偏好性方面存在显著差异(t(23) = 2.32,p < 0.05)。UCMS组的蔗糖偏好性低于正常...
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鉴于重度抑郁症(MDD)是一种普遍且致残性极高的疾病,而现有治疗手段仅能部分缓解症状,因此寻找更有效疗法的科学探索仍是一项紧迫任务。除心理治疗技术的创新外,对于大量对现有药物无反应的患者,还需开发新的药物治疗方案。严谨的动物抑郁模型是实现这一目标的关键。此类模型有助于筛选新型抗抑郁药物,并加深对疾病病因的理解。UCMS 是目前较为突出的啮齿类动物抑郁模型之一,其重要地位体现在大量已发表的研究成果以及重要的科学发现12,18,82,95,96,97中。
快感缺失是重度抑郁障碍(MDD)的核心症状之一22,
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作者无任何利益冲突需要披露。
作者感谢Gali Breuer在视频制作过程中提供的帮助。 本研究由以色列科学与技术部资助 & 空间(资助号 313552)、以色列国家心理生物学研究所(NIPI-208-16-17b)以及开放大学基金会
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
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| 2%蔗糖溶液 | |||
| 50 mL 圆锥形离心管 | 用于SPT实验 | ||
| 青春期前(约20日龄)ICR远交系小鼠 | Envigo | Hsd:ICR (CD-1) |
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