深度精講各類抑郁癥動物模型的造模方法

“抑郁癥不是簡單的壞心情”

——前段時(shí)間，圍繞抑郁癥的疾病防治議題登上熱搜，其中提到了1種特殊的抑郁癥，即微笑型抑郁，這類患者即使在日常生活中會對外表現(xiàn)出禮節(jié)性微笑，內(nèi)心并不能感受到真正的快樂和喜悅。盡管微笑只是他們的面具，抑郁癥卻也不該是被調(diào)侃的“網(wǎng)抑云”。
 

圖1 抑郁癥議題下的熱門微博

圖2 抑郁癥的造模方式^[6]

Part 1 應(yīng)激造模
研究表明，急性或慢性壓力應(yīng)激會導(dǎo)致抑郁癥等精神疾病^[5]。具體造模方法包括對嚙齒動物施加不可控制及不可預(yù)測的壓力源，可分為急性和慢性應(yīng)激抑郁模型。

1、習(xí)得性無助（Learned Helplessness, LH）模型
造模方法：讓實(shí)驗(yàn)動物暴露于不可避免的足部電擊環(huán)境中，持續(xù)一段時(shí)間之后，動物最終無法學(xué)會避免電擊，將這種行為稱為習(xí)得性無助。

特點(diǎn)：可觀察到類似抑郁的行為，如體重減輕、運(yùn)動活動改變、睡眠障礙、動機(jī)行為減少和快感缺乏等。但尚未證實(shí)習(xí)得性無助癥狀是否為抑郁癥患者所特有，因此該模型目前常用于進(jìn)行抗抑郁藥物的初步篩選。

2、慢性社交挫�。–hronic Social Defeat）模型
造模方法：將實(shí)驗(yàn)動物多次暴露于具有攻擊性的常駐小鼠（如ICR小鼠）籠中，長期承受一定的身體和心理壓力，易感模型動物由于多次被攻擊壓迫而表現(xiàn)出斗爭消極狀態(tài)以及情緒低落的現(xiàn)象，對應(yīng)于社交回避和快感缺乏等抑郁樣行為。

特點(diǎn)：需要使用大量的動物，造成實(shí)驗(yàn)設(shè)施及人力資源的消耗；并且由于雌性動物攻擊力較低而較難實(shí)現(xiàn)社會挫敗，因此該模型僅適用于雄性嚙齒動物。

3、慢性束縛應(yīng)激（Chronic Restraint Stress）模型
造模方法：將動物放入束縛管中無法移動（保證通風(fēng)使其可正常呼吸），每天2~8小時(shí)，持續(xù)14~21天。

特點(diǎn)：造模成功后動物可表現(xiàn)出社交互動減少、快感缺乏和空間學(xué)習(xí)記憶受損等抑郁樣表型。該模型制備方法簡單，與人類抑郁癥相似程度高，但其缺點(diǎn)為動物易對反復(fù)出現(xiàn)的束縛應(yīng)激產(chǎn)生適應(yīng)性，導(dǎo)致抑郁樣癥狀難以維持。

4、慢性不可預(yù)測性溫和刺激（Chronic Unpredictable Mild Stress）模型
由于單一的重復(fù)刺激易引發(fā)動物產(chǎn)生適應(yīng)性反應(yīng)，而使用慢性不可預(yù)測性溫和刺激模型則可以避免這種情況，使動物產(chǎn)生長期有效的抑郁樣情緒。

造模方法：動列不可預(yù)測的溫和刺激，包括晝夜節(jié)律變化、籠子傾斜、社會壓力、冷熱刺激、束縛、懸尾等其他類似的應(yīng)激源。

特點(diǎn)：可誘導(dǎo)動物表現(xiàn)出持續(xù)的抑郁狀態(tài)，較好地模擬出人類在社會環(huán)境中長期受到各種低水平刺激所引起的反應(yīng)，與人類抑郁癥吻合程度高。

因此，該模型被認(rèn)為是目前最經(jīng)典的抑郁癥動物模型，但其缺點(diǎn)在于造模耗時(shí)長、工作量大。

Part 2 手術(shù)造模——嗅球切除術(shù)
嗅球切除術(shù)（Olfactory bulbectomy, OBX）是最常用的手術(shù)造模方法，該手術(shù)依賴于嚙齒動物雙側(cè)嗅球的手術(shù)消融。造模兩周后，動物可出現(xiàn)快感缺乏、行為改變、睡眠周期中斷和體重減輕等，類似于抑郁癥患者表現(xiàn)出的癥狀。

該模型穩(wěn)定性好，但缺點(diǎn)在于這種造模方式是由嗅球皮層損傷產(chǎn)生的，僅能模仿一定數(shù)量的抑郁癥患者；并且造模中動物死亡率較高。

Part 3 藥物造模
1、皮質(zhì)酮給藥
慢性皮質(zhì)酮給藥可通過皮下注射或通過飲用水直接飼喂，持續(xù)數(shù)周至數(shù)月后，嚙齒動物可出現(xiàn)絕望行為及快感缺失，以及學(xué)習(xí)記憶受損和焦慮樣行為等。

該模型具有簡單易行、周期短等優(yōu)點(diǎn)，但存在一定的副作用。

2、利血平給藥
利血平是一種囊泡再攝取抑制劑，通過靜脈注射給藥可使動物出現(xiàn)抑郁樣表型。

該模型造模時(shí)間短（在靜脈注射1h后即可出現(xiàn)抑郁樣行為），且操作簡單。然而，利血平給藥可產(chǎn)生類似于帕金森疾病中的運(yùn)動障礙、體溫過低等癥狀，死亡率較高。

Part 4 基因造模
基于抑郁癥的單胺假說、BDNF的作用及參與HPA軸調(diào)控的基因，目前已經(jīng)建立起相應(yīng)的轉(zhuǎn)基因動物模型，來靶向「血清素能系統(tǒng)」、「去甲腎上腺素能系統(tǒng)」以及「HPA軸調(diào)控系統(tǒng)」相關(guān)的基因。

1、基于血清素（5-hydroxytryptophan, 5-HT）系統(tǒng)的基因模型
5-HT藥物通常用于治療抑郁癥，因此大多數(shù)抑郁癥的遺傳模型都是基于5-HT操縱系統(tǒng)。

Tph1/Tph2：色氨酸羥化酶（tryptophan hydroxylase, TPH）是5-HT合成步驟中的限速酶，其兩種亞型TPH1和TPH2參與催化血清素能系統(tǒng)。對于Tph2^-/-小鼠，其在懸尾實(shí)驗(yàn)中的不動時(shí)間增加，表明該動物模型出現(xiàn)絕望行為的抑郁樣表型，并且有較高的焦慮水平。此外，Tph1/Tph2雙敲除小鼠模型也表現(xiàn)出相應(yīng)的抑郁樣行為。

Vmat1/Vmat2：囊泡單胺轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白（Vmat）由兩種蛋白質(zhì)組成：Vmat1和Vmat2，Vmat1富含嗜鉻蛋白，而Vmat2主要在單胺能神經(jīng)元中表達(dá)。純合的Vmat2^-/-小鼠出現(xiàn)致死現(xiàn)象，而Vmat2^+/-小鼠表現(xiàn)出明顯的抑郁樣表型，如絕望行為及快感缺乏反應(yīng)等，但并未觀察到焦慮樣行為。

2、基于BDNF的基因模型
BDNF是抑郁癥研究最多的基因。但缺失BDNF的純合子遺傳模型小鼠不可存活，而雜合BDNF KO小鼠的表型與正常動物相比并無差異。

3、基于HPA軸的基因模型
基于HPA軸改變相關(guān)基因的遺傳操作也為探索抑郁癥相應(yīng)的分子基礎(chǔ)提供了很好的機(jī)會。其中，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子（Corticotropin-releasing factor, CRF）在小鼠中的過表達(dá)導(dǎo)致焦慮樣行為增加，但不會導(dǎo)致抑郁樣行為。而純合CRF敲除小鼠與對照同窩小鼠相比，沒有表現(xiàn)出行為異常。

總結(jié)來說，抑郁癥是一種由多個基因以及環(huán)境因素共同作用的多因素疾病，因此，單基因缺失或過表達(dá)不能與所有抑郁核心癥狀重疊；并且這類基因模型花費(fèi)成本較高，臨床應(yīng)用受限。

03 賽業(yè)小鼠推薦
針對抑郁癥類精神疾病，賽業(yè)生物可以通過行為學(xué)方法實(shí)現(xiàn)急性應(yīng)激模型的建立，以及其他一系列慢性抑郁模型；同時(shí)，對應(yīng)與抑郁癥疾病相關(guān)的多個基因，如Bdnf、Comt、Gnb3、Htr1a、Htr1b、Htr2a、Htr2c、Maoa、Slc6a2、Slc6a3、Slc6a4、Tph1等^[7]，“找小鼠，上紅鼠”小鼠資源庫也能為科研人員提供KO/CKO品系，只需輸入基因名稱即可快速查詢品系狀態(tài)與基因信息，其中還附帶了全新升級的基因敲除技術(shù)方案（由大型AI生物信息數(shù)據(jù)庫RDDC提供支持）。此外，賽業(yè)也能通過完善的行為學(xué)方法對大小鼠的多種抑郁表型進(jìn)行檢測，如糖水偏好、懸尾、強(qiáng)迫游泳等。期待與你一同探討疾病研究與藥物開發(fā)。
 

直達(dá)小鼠資源庫
 

圖3 抑郁癥模型相關(guān)基因的KO/CKO品系^[7]