動(dòng)物實(shí)驗(yàn)
創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙動(dòng)物模型
動(dòng)物的選擇
可以用于PTSD研究的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有嚙齒類動(dòng)物、兔子、豬等,而以大小鼠為代表的嚙齒類動(dòng)物在PTSD研究中被使用的最多。由于PTSD在病因和癥狀上和抑郁癥的重合性,許多PTSD的關(guān)鍵癥狀都已經(jīng)在嚙齒類動(dòng)物身上實(shí)現(xiàn)了重現(xiàn),而曠場(chǎng)、高架十字迷宮、強(qiáng)迫游泳等實(shí)驗(yàn)的開(kāi)發(fā)也為嚙齒類動(dòng)物焦慮、抑郁、社交回避等PTSD癥狀的檢測(cè)提供了可能。
與豬等大型哺乳動(dòng)物相比,嚙齒類動(dòng)物易于處理、繁殖速度快、壽命短等特點(diǎn)提高了實(shí)驗(yàn)的效率。嚙齒類動(dòng)物有更發(fā)達(dá)的中樞神經(jīng)系統(tǒng),與人類有更高的遺傳相似性; 且被認(rèn)為與PTSD的發(fā)生密切相關(guān)的恐懼和焦慮的神經(jīng)回路在整個(gè)進(jìn)化過(guò)程中高度保守,有利于人類通過(guò)研究嚙齒類動(dòng)物進(jìn)行PTSD分子生物學(xué)研究。
造模方法
01
單程長(zhǎng)時(shí)刺激模型(single prolonged stress,SPS)
SPS模型是第一個(gè)能夠模擬人類 PTSD 患者下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal gland,HPA) 軸改變的模型。
造模方法:將動(dòng)物束縛2h,隨后動(dòng)物在24℃左右的水中進(jìn)行20min的強(qiáng)迫游泳,休息15min后,用乙醚蒸汽麻醉直至其失去意識(shí),最后將動(dòng)物放置在安靜的環(huán)境下7~14d。
優(yōu)缺點(diǎn):SPS模型是第一個(gè)可以模擬PTSD患者海馬和內(nèi)側(cè)前額皮層中HPA軸的激活以及神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)活性降低的動(dòng)物模型,其在多個(gè)實(shí)驗(yàn)室取得結(jié)果的一致性為我們研究PTSD提供了一種標(biāo)準(zhǔn)的程序,但其局限性在于缺乏創(chuàng)傷相關(guān)線索和性別差異的數(shù)據(jù)。
02
足底電擊模型(foot-shock,F(xiàn)S)
FS是一種能影響身體和情緒的復(fù)雜應(yīng)激源。該模型誘導(dǎo)的行為能夠滿足PTSD動(dòng)物模型的表面效度,例如持續(xù)的恐懼反應(yīng),情緒淡漠、社交回避、高覺(jué)醒、持續(xù)的睡眠障礙、認(rèn)知障礙和腎上腺皮質(zhì)功能減退等癥狀。
造模方法:將受試動(dòng)物放入電擊箱中,通過(guò)尾巴或者腳給予不可避免的電擊,電擊強(qiáng)度一般為(1.0~3.0mA),時(shí)間一般為(2~20 s) 。
注意事項(xiàng):足底電擊是一種富含厭惡情感刺激的物理創(chuàng)傷事件,用于PTSD模型制備時(shí),動(dòng)物重新暴露于環(huán)境或者聲音等中性刺激時(shí)會(huì)引起典型的PTSD樣癥狀,包括持續(xù)的回避和僵立、焦慮、夸張的驚嚇?lè)磻?yīng)和睡眠異常,滿足PTSD動(dòng)物模型的表面效度。
優(yōu)缺點(diǎn):電擊模型制備能很好地滿足動(dòng)物模型制備的表面效度,可用于探究不同類型PTSD癥狀的發(fā)生機(jī)制及探究新的治療靶點(diǎn),且電擊作為創(chuàng)傷源簡(jiǎn)單、易操作且可控性強(qiáng),缺點(diǎn)在于電擊并不是制備PTSD模型的特異性方法,且不同實(shí)驗(yàn)室之間使用的電擊條件沒(méi)有形成統(tǒng)一化的標(biāo)準(zhǔn)。
03
水下創(chuàng)傷模型(underwater trauma,UWT)
UWT模型是一種動(dòng)物短暫暴露于高強(qiáng)度壓力的模型。
造模方法1:將大鼠放入撤去平臺(tái)的水迷宮中游泳1min,隨后,用金屬網(wǎng)將大鼠從水中撈起使之不能隨意游動(dòng)。
水下創(chuàng)傷不同于強(qiáng)迫游泳,該模型模擬了生活中“溺水”這一應(yīng)激源的創(chuàng)傷性事件。
造模方法2:大鼠連續(xù)四天強(qiáng)制在水迷宮中游泳5min,在第四次游泳后用專用金屬網(wǎng)(20cm×10cm×15cm) 將它們浸入水中 45s。
UWT模型優(yōu)勢(shì):UWT可以在不損害任何組織的情況下對(duì)其空間記憶以及海馬突觸可塑性造成損傷,并產(chǎn)生焦慮樣行為。
04
社交挫?。⊿ocial defeat,SD)
研究發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期社交失敗的小鼠通過(guò)其社會(huì)互動(dòng)水平可被分為“敏感性”或“彈性”。敏感性動(dòng)物會(huì)表現(xiàn)出長(zhǎng)期的社會(huì)回避、焦慮等類似抑郁的癥狀行為,而彈性動(dòng)物則不會(huì)表現(xiàn)出明顯的社會(huì)回避或其他抑郁癥狀,只有焦慮狀態(tài)的增加。
造模方法:首先篩選出有攻擊性的雄性大鼠做為居住者,每次將受試動(dòng)物作為入侵者放入居住者的籠子中5~10min,然后剩余時(shí)間用隔板將兩者分開(kāi),避免身體接觸,但保持其他感官刺激,重復(fù)這個(gè)過(guò)程幾天,這種類型的社會(huì)心理壓力應(yīng)激會(huì)產(chǎn)生一系列的類PTSD樣表現(xiàn),包括社交回避及焦慮等典型特征。
優(yōu)缺點(diǎn):SD模型現(xiàn)在的應(yīng)用比較局限,主要用于研究與欺凌相關(guān)以及青少年壓力的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物行為變化,較SPS模型動(dòng)物更常應(yīng)用于抑郁癥以及應(yīng)對(duì)壓力時(shí)個(gè)體差異的研究。
05
社會(huì)隔離模型(social isolation,SI)
SI也稱社交孤立,將擬建模鼠單獨(dú)飼養(yǎng)3~4周,失去與同齡鼠社交接觸的機(jī)會(huì),造成行為、生理上的功能失調(diào)以及分子機(jī)制的改變。
優(yōu)點(diǎn):SI模型可以很好的模擬PTSD患者對(duì)應(yīng)激事件的回避行為(表現(xiàn)為恐懼反應(yīng)增強(qiáng))和恐懼記憶消退的障礙。
06
不可預(yù)計(jì)性應(yīng)激模型 (unpredictable variable stress/chronic unpredictable stress,UVS)
UVS模型最初用于構(gòu)建抑郁模型,但由于其能夠產(chǎn)生PTSD相關(guān)行為表現(xiàn)并且對(duì) SSRIs類藥物和氯胺酮保持長(zhǎng)期敏感性,具有良好的表面效度和預(yù)測(cè)效度,因此也作為PTSD的動(dòng)物模型來(lái)進(jìn)行研究。
該模型通過(guò)使用數(shù)種不同的應(yīng)激源,從而引起擬建模鼠行為及生理異常。應(yīng)激源主要有: 墊料潮濕、無(wú)墊料、籠子傾斜、居住擁擠、懸尾、束縛應(yīng)激、食物或者水的剝奪、天敵氣味應(yīng)激、熱刺激、不可逃避電擊、劇烈的聲刺激或光刺激、社交應(yīng)激、強(qiáng)迫游泳和晝夜顛倒等。每天隨機(jī)地接受其中幾種應(yīng)激源的刺激,持續(xù)1~8周時(shí)間。
UVS模型用途:可以誘導(dǎo)動(dòng)物產(chǎn)生除特定線索性回避外的大多數(shù)PTSD相關(guān)行為。有研究表明該模型可使恐懼環(huán)路異常(杏仁核及其亞群的c-Fos水平較高),且易感和非易感的大鼠在海馬和皮質(zhì)功能活性方面也存在差異。該模型也能夠誘導(dǎo) HPA 軸相應(yīng)后續(xù)應(yīng)激或地塞米松的負(fù)反饋調(diào)節(jié)。