焦虑大鼠模型的应用及研究进展

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摘要：研究焦虑症的机制及研发治疗药物都有赖于有效的动物模型的建立。虽然目前常用的焦虑症大鼠模型已为科研和临床研究提供了巨大的帮助，但尚存有诸多问题与不足。本文尝试通过探讨现阶段多种焦虑症大鼠模型制备方法，总结分析常用的焦虑症动物模型，为焦虑症的研究提供理论参考。

关键词：焦虑症；疾病模型：大鼠

中图分类号：R965.1　文献标识码：A　文章编号：1672-979X(2011)11-0438-04

焦虑(anxiety)属于情绪范畴，是人处于负性情绪中的消极适应现象，是“由紧张的烦躁不安或身体症状所伴随的，对未来危险和不幸的忧虑预期”…。焦虑症严重威胁人们健康，调查显示，焦虑症在普通人群中的发病率达2％-5％，在老年人中的发病率高达10％。精神疾病患者中，至少有三分之一存在某种形式的焦虑障碍探索焦虑症的产生机制，寻求其治疗药物的作用靶点亦成为现今国内外研究的热点。因此，寻求公认、稳定、重复性好、能够反映焦虑症发病机制的病症结合动物成为研究的首要任务。目前国内外研究者在此方面已经进行了大量的工作，现对研究现状综述如下。

1　非条件化应激模型

1.1探究行为模型

1.1.1高架十字迷宫实验(elevated plus-maze test,EPM)作为众多焦虑症动物模型评价中较为成熟经典之方法，高架十字迷宫实验于1985年由PellowN首次提出。它利用大鼠对未知新环境喜好探究的特性，而当其处于高悬开臂后又会形成恐惧的心理，造成矛盾心理应激，模拟焦虑样症状。EPM实验不仅可用于评价焦虑模型，亦被广泛应用于模型制备。实验中大鼠对高悬而空旷的开放臂的选择性偏好与大鼠的焦虑程度呈负相关，即进入开放臂的时间延长、次数增多提示大鼠焦虑程度降低。如果给予处理因素后啮齿类动物在开放臂的停留时间(open arm time，OT)延长、进入次数(open ariTl entry，OE)增多，可提示处理因素具有抗焦虑作用，反之，则提示处理因素具有增加焦虑程度的作用。在连续3次平行实验中，焦虑动物的进入开放臂次数百分比(OE％)和开臂停留时间百分比(OT％)明显降低，而经典抗焦虑药物干预组(利眠宁、苯巴比妥钠)则可以使二者显著升高。目前，该方法在焦虑症机制研究及药物筛选领域已被广泛应用。

1.1.2明暗箱实验(1igt/dark box，LDB)

采用与EPM相类似的原理，Lorenzin等利用啮齿类动物对光亮具有天然恐惧而又喜好探究的生物学特性，建立了明暗箱实验。后经研究者的不断调整补充，该方法日臻完善，成为目前区别啮齿类动物状态焦虑(state anxiety)和特质焦虑(traitanxiety)经典的方法。Miller等将该方法用于未孕雌鼠与产后雌鼠焦虑情绪的比对研究。由于产后大鼠具有保护幼仔及领地的能力，故与未孕雌鼠相比会呈现较低的焦虑表现。LDB水平运动反映了动物的运动活性，垂直运动反映了动物对新鲜环境的好奇程度，而总得分则是对动物运动功能和焦虑行为的总体反应；一般抗焦虑剂会增加明箱水平运动和停留时间；而致焦虑剂则减少明箱水平运动、停留时间及穿梭潜伏期，增加暗箱停留时间、水平运动及垂直运动。也有学者建议把“尝试返回明区次数”作为抗焦虑剂的效应参数，该次数减少是致焦虑剂诱导的恒定效应。最终的实验结果显示，产后大鼠的明区停留时间、穿梭次数指标要显著高于未孕大鼠的表现，与其前期假设相一致。

1.1.3旷场实验(open field test，OFT)作为最常用的动物模型行为学评价方法，OFT的中央格对动物意味着威胁情境，而外周格则相对安全。该特点使其亦可被广泛应用于焦虑症大鼠模型的制备与评价。Bouwknecht等尝试将旷场实验与明暗光照结合研究焦虑症的发病机制。结果显示：高照度组大鼠的自由活动量、中央格停留时间均比低照度组显著减少，表现出焦虑不安、烦躁犹豫的体征，这都与焦虑症的症状吻合。

1.2社会行为模型

1.2.1天敌暴露啮齿类动物在体验到天敌存在时，会表现出如四处逃窜、行动减少、蹲伏、动作僵硬、不自主排泄等明显的焦虑样行为。利用该生物学特性，研究者采用天敌应激复制焦虑动物模型。常用猫暴露实验：将拟造模动物置于铁丝笼，然后放入猫笼内。将猫引入猫笼且自由活动。由于铁丝网阻挡，猫无法真正攻击到小鼠，但小鼠可通过视觉、嗅觉及听觉体验到猫的存在。每天在应激实验结束后仅让猫进食1次，确保实验中猫始终处于饥饿状态，维持猫对小鼠固有的攻击性。该模型大鼠的宏观表现与临床焦虑症的症状基本相符。

1.2.2社会隔离啮齿类动物断奶后社会隔离可用来再现一些能增加青春期和成年抑郁的发育因素，因此社会隔离应激常被用来复制大鼠焦虑样症状。研究发现从大鼠出生28 d起隔离饲养2周后，隔离饲养耗竭了大鼠海马中5-HT的含量，增加了3,4-二羟苯酰乙酸的水平，且增加了5-HT和多巴胺的周转量。隔离组比群体饲养组大鼠海马和腹侧纹状体中的5-HT水平显著升高，这同焦虑症患者的临床体征一致。

1.2.3母爱剥夺人与动物早期的生活经历对其生长发育、认知、情绪及行为方面起着至关重要的作用。因此，破坏实验动物的母婴关系可使幼仔在成年后产生相对于正常大鼠更多的焦虑样症状。具体方法为将拟造模的幼鼠自出生之日起21 d内每天接受3h／6h的单笼饲养后，正常饲养至大鼠2～3月龄，观测行为学及其他指标。实验结果显示：早期心理应激可导致中枢神经多巴胺系统持久兴奋，大鼠成年后再次面临应激时大脑纹状体多巴胺含量增加，这都符合焦虑症患者临床表现。

2　条件反射模型

2.1饮水冲突

饮水冲突的基本原则是将奖励与惩罚相组合，即将动物的饮水行为与不确定的电击结合起来。动物若想满足饮水的需要就可能会受到电击创伤，由此造成动物在饮水和避免电击之间的趋避冲突，产生焦虑反应。具体的实验方法较多，常用Vogel冲突实验是将剥夺饮水48 h拟造模的大鼠约束进水5 min，每当大鼠舔吸水管20次就给予2s 0.5mA电击，以动物舔水次数和被电击次数作为焦虑指标。结果表明，苯二氮革类药物已被证实具有抗冲突作用，盐酸纳曲酮(NTX)则呈剂量量依赖性地降低大鼠在冲突期的反应数。

2.2空瓶应激

林文娟等建立的空瓶应激模型也是一种有效的焦虑应激模型。经过几次固定时间的饮水学习之后，在饮水时间给予动物空瓶，能够诱发动物出现攻击，撕咬瓶子和笼子，频繁修饰等焦虑反应，同时还伴有肾上腺素、去甲肾上腺素以及皮质酮水平的升高，较好的模拟了人类焦虑的行为和生理反应。

3　问题与展望

以上造模方法中，空瓶应激法设计过于简单，尚处于试验摸索阶段，未形成稳定的造模及评价体系。Vogel氏饮水冲突实验及其改进方法，在症状呈现与药物治疗反证上均有较好表现。但模拟心理障碍模型的同时不可避免的引入了物理应激刺激，从而混淆处理了心理应激与生理应激的反应模式，未能从本质上揭示焦虑症的成模原因。母爱剥夺实验造模效度较理想，但实验中的不定因素、干扰因素都较多，如该方法又可细分为中短期母爱剥夺(1～15min)与长期剥夺(1～6h)，因此动物成年后行为和认知受到实验鼠种、剥夺母爱时间长短及次数、甚至环境温度的影响，模型稳定性有待进一步考证。社会隔离法能够模拟焦虑的心理应激，但同时该方法又适用于抑郁症的大鼠造模。焦虑反应和抑郁反应二者之间往往有一个时间的跨度，在短时间的应激条件下动物以焦虑反应为主，而长时间的应激则会显著增加抑郁情绪的成分，具体造模时长与模型类型的界定目前相关报道阙如。以上的造模方法中大多忽略了焦虑症临床表现的一个重要方面――性别差异。焦虑症的流行病学调查显示：女性比男性更易患焦虑症，且男女之间的临床表现及对药物反应不尽相同，这可能与生理与社会等因素有关。然而纵观以上模型，方法大多集中在对雄性动物的探讨，虽然避开了雌性动物生理结构其激素递质水平周期性变化等因素的影响，但同时亦忽略了焦虑症的主体患者群。现阶段焦虑症的病症结合动物模型还有许多亟待改进之处，同时新型的动物模型则更需要开发与研制。未来焦虑症可能的研究方向包括：①细化焦虑的临床患者群，有指向性的研制动物模型。②对目前已存在的造模方式进行完整系统的评价，综合比对各种方法的信效度。③转基因动物在焦虑症尚未引入及研究，基因剔除与基因遗传动物结合药物研究应该会有更好的研究前景。