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  • 創傷后應激障礙
  • 王慶松 譚慶榮
  • 4726字
  • 2019-12-27 12:11:41

第五節 基于創傷后應激障礙病因學相關的動物實驗模型

一、捕食模型
捕食應激模型是最早用于研究創傷后應激障礙的經典模型,Blanchardetal等自1990年開始便檢查野生和家養大鼠對貓科捕食者的反應。短暫的暴露于貓或貓的氣味中,在威脅解除幾小時后仍可使大鼠挖穴的防御行為增強。捕食者刺激對一個動物的生存是密切相關的,因此,所導致的反應與在自然條件下產生的是相似的。大鼠與貓接觸后,嚴重心理應激對大鼠的行為及空間學習記憶能力的影響,誘發了較長時間的與創傷后應激障礙臨床表現相似的精神、行為障礙表現。
1.建模方法
該類模型的制備原理相同,但不同實驗室的操作方法并不完全相同。在國外,Adamec等準備了一個2m×1.5m的厚實驗紙箱,通過一個紙板墻將紙箱隔成左右兩個部分,紙板上留有一個足以讓大鼠通過的洞,但不足以讓貓通過。首先將饑餓的貓放入箱中一側,然后再在另一側放入大鼠,讓大鼠與貓在箱中共處10分鐘后移走正常飼養。6天后對大鼠進行高架迷宮和水迷宮測試,檢測大鼠的行為學變化。Cohen等將雄性成年大鼠正常飼養10天后,在夜間進行實驗。實驗準備一個大的厚紙箱,在箱底鋪上編織物后將熟睡的貓放入箱中,然后將實驗大鼠放入箱中10分鐘,隨后將大鼠移走并進行行為學檢測。Kozlovsky等則是將大鼠正常條件下飼養10天后,放在貓曾經居住過的平板上10分鐘,該板上有貓的糞便和垃圾,7天后檢測模型大鼠的行為學改變。在國內,王慶松等先將大鼠放入捕食應激實驗箱的小籠中進行適應飼養1天后再開始實驗。實驗時將大鼠放入小籠中,然后將饑餓的貓放入小籠外的實驗箱中,使貓與大鼠無生理性傷害接觸,致使大鼠出現輕微性恐懼顫抖及呼吸急促、鼻翼扇動,6分鐘后將貓取走,對大鼠進行行為學檢測。如圖8-12。
圖8-12 捕食應激模型
用于研究大鼠對貓科捕食者的反應,對大鼠的行為及學習記憶能力的影響,可誘發與創傷后應激障礙臨床表現相似的精神、行為障礙表現。A. Adamec等設計的捕食模型,將實驗紙箱用一個紙板隔成左右兩個部分,紙板上留有一個足以讓大鼠通過而貓不能通過的洞,將饑餓的貓放入箱中一側,然后再在另一側放入大鼠;B. Cohen等設計的捕食模型,將雄性成年大鼠放入有熟睡的貓的厚紙箱中10分鐘,隨后將大鼠移走并進行行為學檢測;C. Kozlovsky等設計的捕食模型,將大鼠放在貓曾經居住過的平板上10分鐘;D. 王慶松等設計的捕食模型,將大鼠放入小籠中,然后將饑餓的貓放入小籠外的實驗箱中,使貓與大鼠無生理性傷害接觸
2.觀測指標
觀察捕食應激后第3天、第2周及第1個月時的行為改變,包括驚嚇反應、曠場活動性和拒俘反應性。雖然實驗過程中大鼠與天敵的接觸方式不完全相同,動物在1個月內面對刺激均易出現明顯的驚嚇反應,表現為全身性驚嚇反射、反應幅度增大、持續時間長達5~10秒,并出現打洞、埋頭、趨暗性等多種躲藏和逃避性焦慮性行為,且對刺激的適應時間明顯延長,反復刺激6~10次后仍有較明顯驚嚇反應。曠場活動性減少,拒俘反應性增強。
3.模型分析
捕食應激動物模型的基本原理是通過應激動物與其天敵直接或間接接觸,進而通過對動物產生的威懾作用,使得應激動物出現創傷后應激障礙樣癥狀。此模型動物表現出持續性活動減少、探究行為受抑、警覺水平增高、焦慮不安、環境適應能力下降和驚恐逃避反應等多種情緒水平喚醒障礙,以及不同程度的短期空間學習和記憶等認知能力受損。模型動物在短暫嚴重心理應激后較長時間一直處于驚恐逃避的情感反應中,持續性行為受抑和易激惹性增強,特別是當再次暴露于上述條件刺激時,可誘發或加重實驗動物的焦慮性行為改變。該類模型的表現特點與創傷后應激障礙患者的回避行為和易激惹綜合征相似,特別適用于創傷后應激障礙相關情感障礙的研究。但該模型也具有局限性,即缺乏創傷后應激障礙功能障礙的核心特征,如對創傷線索反應過度、過度覺醒狀態等。因此無法完全涵蓋創傷后應激障礙的表型,用于研究創傷后應激障礙樣綜合征與情感遲鈍相關的一部分。
二、連續單一應激模型
最早是由Porsolt等制造的。強迫游泳是實際的生命威脅狀況,用來模擬突然的短暫的創傷經歷,對于動物研究很重要。目前,可改進這種模型建立單一長期應激(SPS)模型。
1.建模方法
大鼠經過7天的適應期后禁錮2小時,然后立即強迫游泳20分鐘。游泳場所為一個直徑55.6cm,水深45.4cm的塑料浴缸,浴缸盛水2/3,保持水溫24℃。強迫游泳結束后經過15分鐘的恢復,動物被給予乙醚使其處于失去意識狀態,在它們的籠子中不經任何打擾常規喂養。在此研究中不經打擾的期間對于復制產生創傷后應激障礙樣癥狀的條件是十分必要。在刺激發生后1天、第7天和第14天檢測大鼠的行為學改變。
2.觀測指標
經過連續單一應激刺激后,大鼠在行為學上出現創傷后應激障礙癥狀。
3.模型分析SPS
模型是以疲勞作為環境條件刺激建立的創傷后應激障礙動物模型,適于研究疲勞導致創傷后應激障礙發生的相關機制研究。盡管SPS模型支持表面、結構和預測效度適合作為一種創傷后應激障礙模型,但是創傷相關的回避和情感遲鈍以及杏仁體和中腦區還沒有得到研究,目前的研究只能表明SPS模型可以作為一個部分有效的創傷后應激障礙動物模型。此外,由于該模型使用麻醉劑,因此并不能很好地模擬人類發生創傷后應激障礙的情況。
三、復合應激模型
連續單一刺激模型是一種比較常用的創傷后應激障礙模型,但其與平時創傷后應激障礙發生的實際情況差別較大,因此在其基礎上進行改進,采用復合應激法構建一種更能反映人類創傷后應激障礙發生的大鼠模型,并結合行為學評估其效果。
1.建模方法
大鼠經過7天的適應期后禁錮2小時,在禁錮的2小時期間,同時對大鼠足底施以不可逃避的電刺激(60V,4mA),持續2秒,隨機變化間隔30~120秒。隨后將大鼠取出,放入一個直徑55.6cm,水深45.4cm的塑料浴缸進行力竭式游泳,保持水溫20℃,直至大鼠放棄掙扎沉底30秒視為力竭。造模結束后將大鼠放入籠中常規喂養,隨意進食。為避免急性應激反應的影響,在應激后第14天進行大體行為觀察和行為學檢測。
2.觀測指標
拒俘反射評分明顯增高提示大鼠逃避和攻擊行為增多,焦慮樣行為增加;曠場實驗發現跨格次數和站立次數明顯減少,提示大鼠活動性明顯減少探索欲望明顯降低;高架十字迷宮實驗顯示大鼠進入開放臂次數比例、進入開放臂時間比例以及OE+CE明顯降低,提示焦慮樣行為增加;水迷宮實驗發現定位航行實驗第3、4天逃避潛伏期延長,空間探索實驗發現進入目標象限次數和穿越原平臺位置次數明顯減少,提示大鼠空間記憶受損。
3.模型分析
復合應激模型綜合了過去制備創傷后應激障礙模型的幾種應激因子,包括電擊、束縛、疲勞、溺水,避免了單一應激源帶來的應激強度不夠的缺陷,更好地模擬平、戰時的發生條件,符合創傷后應激障礙的動物模型標準;另外致傷因素可控、操作簡便、持續時間短;具有可重復性高,更加敏感、更規律、更符合實際的特征。同時現有檢測指標,即拒俘反射評分、高架十字迷宮、曠場試驗、水迷宮等提示其發生創傷后應激障礙樣癥狀發生率高,因此復合應激法是一種簡便有效的創傷后應激障礙模型建立方法。
四、隔離應激模型
1.建模方法
隔離應激(social isolation stress)是用于制造心理應激常用的模型。可將動物分為2組,采用透明籠飼養。集體飼養3只一籠,隔離飼養1只一籠。隔離飼養的動物在視覺、聽覺和嗅覺上與其他隔離飼養籠中的動物及集體飼養籠的動物有交流。但不允許有身體接觸或社會互動。
2.觀測指標
徹底禁止動物社會接觸的隔離應激模型,可以引起大鼠和小鼠的病理生理學改變。例如,動物的運動行為增加,引起動物在曠場中的過度活動,以及在在十字迷宮中的焦慮行為增加。隔離應激還會引起動物的恐懼反應、抑郁樣行為的增強和學習記憶功能受損。隔離應激還可改變動物對神經類藥物和興奮劑的反應性。
3.模型分析
隔離應激被認為是研究慢性心理社會應激導致動物各種病理生理改變的經典模型。
五、社會失敗應激模型
社會應激動物模型是模擬社會性應激源的情境而建立的,考慮到了應激源的社會心理因素,為從生理等方面評估焦慮提供了依據。
1.建模方法
取雄性SD大鼠,體重約200~300g,將其長期單獨飼養1個月以上。實驗開始時,將實驗組大鼠放入單獨飼養大鼠籠中,單獨飼養鼠會攻擊實驗鼠,撕咬侵入者的頸部與背部,但無外傷發生。在第一次攻擊發生后實驗持續8分鐘,允許10分鐘作為攻擊潛伏期。社會失敗的定義是:實驗大鼠至少受到一次攻擊,并且表現出馴服的姿勢,如防御性直立,仰臥,靜止不動等。
2.觀測指標
進行包括反映焦慮情緒的高架十字迷宮和反映探究活動及情緒反應的曠場試驗的行為學測試,同時檢測外周血ACTH和皮質醇的濃度。“社會失敗”大鼠在高架十字迷宮和曠場試驗中呈現明顯的焦慮行為;血清學檢查顯示,ACTH和皮質醇濃度增高,這體現了應激原的“社會心理”因素。組織學檢查顯示大鼠室旁核、杏仁核及皮質部的c-fos蛋白表達增加。
3.模型特點
該模型建立在大鼠自發行為基礎上的,避免了曾廣泛使用的一些生理性、非自然狀態的應激原,如電擊、寒冷、食物或水的剝奪等。這些非自然狀態的應激容易改變動物的生理狀況,因而影響其行為反應,忽視了心理社會因素的存在。將實驗大鼠放入長期單獨飼養而具有攻擊性的大鼠籠中,受到攻擊性大鼠的攻擊后,實驗大鼠表現出“戰斗或逃避”的應激反應,出現防御性姿勢和逃跑行為以及長期的生理和行為適應反應。實驗大鼠受到持續威脅但由于保護而不產生嚴重的軀體損傷,這就模擬了應激原的“社會心理”因素,較真實的反映了社會應激因子對人類的情緒傷害。
六、慢性社會應激模型
1.建模方法
選擇健康的Wistar大鼠雄性30只、雌性2只,體重為250~300g。首先隨機分為3組。①對照組:10只雄性大鼠,單籠飼養,彼此緊鄰。②實驗刺激組:8只雄性與2只雌性大鼠組成,實驗前2周共養于1個大籠內。期間每天將另2只雄鼠放入籠中30min,根據對雄鼠間格斗行為的觀察,從中挑選出5只攻擊性較強的雄鼠作為刺激鼠,用于誘發應激組的應激反應。③應激組:10只雄性大鼠。將應激組10只雄性大鼠和實驗刺激組包括2只雌性大鼠和5只刺激雄性大鼠共17只大鼠合并于一個45cm×30cm×15cm的大籠內,營造一個擁擠并易于發生打斗的環境,實驗持續8天。
2.觀測指標
在第7日和第8日分別進行高架十字迷宮和曠場實驗。結束后第2天,去除應激組大鼠,靜脈采血,利用熒光分光光度法和放射性免疫雜交法分別測定血漿中皮質酮和血清中甲狀腺激素含量。應激干預后應激組的血漿皮質酮含量明顯高于對照組,體重下降明顯,血清甲狀腺激素各項測定值均低于對照組。應激組在高架十字迷宮表現出焦慮樣癥狀,曠場試驗中跨格子數和垂直站立次數明顯多于對照組。
3.模型特點
本模型將攻擊性強的雄性大鼠在雌性存在的情況下與雄性實驗鼠合養,促使實驗鼠處于被支配地位,同時增加了擁擠環境條件,以增強慢性社會應激效應。以上措施使應激組動物出現了預期的效果,表現為應激組血漿皮質酮含量顯著高于對照組,說明HPA軸的活動因為應激而增強,而血清甲狀腺激素和垂體激素的含量應激組顯著低于對照組,說明慢性社會應激抑制了下丘腦-垂體-甲狀腺的活動。此外,體重下降可能與應激時攝食減少且能量消耗增加和糖皮質激素增高等因素有關,此模型是一種較為簡便可行的慢性社會應激模型。
七、空瓶刺激模型
1.建模方法
將動物分成情緒應激組、生理應激組和對照組三組。先進行10天的定時喂水訓練,訓練期結束后則在定時喂水期間給予情緒應激組動物空瓶刺激以誘發其情緒反應。作為生理性對照,在情緒應激組接受空瓶刺激時,生理應激組亦無水喝。對照組動物則一直定時飲水。
2.觀測指標
研究發現情緒應激組動物的抗卵清蛋白(OVA)抗體水平和脾臟指數顯著降低,而腎上腺素、去甲腎上腺素以及皮質酮水平則顯著升高。給予β-腎上腺素受體拮抗劑普萘洛爾后,脾臟指數和抗體OD值由原來較生理應激組動物的顯著降低變為無顯著性差異,逆轉了由情緒應激引起的體液免疫抑制作用。
3.模型分析
空瓶刺激模型可引發動物焦慮反應,產生創傷后應激障礙樣癥狀,可作為研究模型。
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