強(qiáng)迫游泳實驗一種抗抑郁藥物,研究抑郁癥相關(guān)動物模型

強(qiáng)迫游泳實驗一種抗抑郁藥物,研究抑郁癥相關(guān)動物模型

到目前為止，還沒有確定抑郁的原因，這可能與遺傳因素和社會因素有關(guān)。動物模型為研究抑郁癥提供了方便。強(qiáng)迫游泳實驗(forcedswimmingtest,FST)是目前應(yīng)用最廣泛的一種抑郁癥動物模型,主要用于篩選具有抗抑郁活性的藥物、研究抑郁癥相關(guān)的受體。我們使用關(guān)鍵詞“forcedswimmingtest”、“antidepressant”、“NE”、“5-HT”、“receptor”,通過PubMed檢索Medline數(shù)據(jù)庫(1978—2008年),使用相應(yīng)的中文關(guān)鍵詞檢索中國科技期刊數(shù)據(jù)庫(1989—2008年),檢得西文文獻(xiàn)1462篇,中文文獻(xiàn)79篇,根據(jù)內(nèi)容相關(guān)性進(jìn)一步篩選得到28篇,就此對FST的基本概念、應(yīng)用范圍、研究進(jìn)展、局限性綜述如下。1抗抑郁活性的變化強(qiáng)迫游泳實驗最早由Porsolt描述,也稱行為絕望實驗或Porsolt實驗。傳統(tǒng)FST將大鼠置于水深15~18cm的圓柱形透明容器(泳池)中,進(jìn)行15min“前游泳”?！扒坝斡尽睂Υ笫蠖允且环N不可逃避的應(yīng)激,造成“抑郁反應(yīng)”。然后將大鼠從泳池中取出、烘干,進(jìn)行干預(yù)(藥物或者治療),干預(yù)后放回籠中飼養(yǎng)。“前游泳”應(yīng)激24h后,將大鼠再次置于泳池中,進(jìn)行5min“測試游泳”并錄像,測評大鼠游泳行為與不動行為,分析干預(yù)措施對大鼠行為的影響,推測其抗抑郁活性。通過傳統(tǒng)FST,研究者發(fā)現(xiàn)三環(huán)類抗抑郁藥物、單胺氧化酶抑制劑、電痙攣治療、快動眼期睡眠剝奪治療、跨顱磁刺激治療可以減少大鼠“不動行為”,或者延遲“不動行為”的發(fā)生,增加主動性逃跑行為;而精神興奮藥物(可卡因、海洛因等)可增加大鼠在FST中所有運(yùn)動行為。所以如果某種化合物可以減少大鼠在FST中不動行為,同時不增加所有運(yùn)動行為,則可能具有抗抑郁活性。遺憾的是,傳統(tǒng)FST不能證實選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(SSRIs)的抗抑郁活性。在應(yīng)用傳統(tǒng)FST過程中,研究人員對它不斷進(jìn)行改進(jìn),最終形成了改良FST。與傳統(tǒng)FST相比,主要改進(jìn)在于:①采用透明圓柱形Pyrex游泳筒,底部直徑21cm,高46cm;②水溫23~25℃;③水深30cm;④評價“測試游泳”階段大鼠的游泳行為、攀爬行為、靜止不動行為,分析在“測試游泳”階段的300s中每5s末各種行為出現(xiàn)的頻率。攀爬行為,指大鼠在泳池中沿著泳池內(nèi)壁使用前爪向上攀爬的行為;游泳行為,指大鼠在泳池內(nèi)水平面上、泳池內(nèi)四周游動;靜止不動行為,指大鼠除了為避免沒入水中而向上的主動運(yùn)動外,無其他行為。在評價過程中,評定者不知道實驗動物接受的干預(yù)和分組情況。與傳統(tǒng)FST相比,改良FST有2個主要優(yōu)點:①水深增加,大鼠就不會因為碰到泳池的底部而產(chǎn)生適應(yīng)性行為,同時隨著水深增加,大鼠靜止不動時間減少,FST敏感度加強(qiáng)。②傳統(tǒng)FST只記錄大鼠在泳池中出現(xiàn)的不動行為時間,改良FST記錄大鼠的3種行為,這種行為學(xué)評價技術(shù)增加了FST靈敏度,能夠證實SSRIs具有抗抑郁活性。2強(qiáng)制游泳實驗的應(yīng)用2.1大鼠的行為和抗抑郁藥物的使用FST可用于抗抑郁藥物的篩選,涉及多種抗抑郁藥物,我們選擇具有代表性的藥物舉例說明。研究顯示,選擇性作用于5-羥色胺(5-HT)能神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的藥物氟西汀、舍曲林、帕羅西汀可以增加大鼠游泳行為;選擇性作用于去甲腎上腺(NA)能遞質(zhì)系統(tǒng)的藥物去甲米帕明、麥普替林、瑞波西汀可以增加大鼠攀爬行為;抗抑郁藥物可以減少大鼠不動行為,如果某種藥物可減少大鼠在FST中不動行為,則可能具有抗抑郁活性。經(jīng)FST篩選被認(rèn)為有抗抑郁作用的藥物還包括:雌激素、褪黑激素、中藥半夏厚樸湯和天麻醇提取物。當(dāng)然,FST只是抗抑郁藥物篩選實驗的一種,要證實藥物的抗抑郁活性,還需要做其他的動物實驗和臨床實驗。2.2-ht1a受體激動劑抑郁癥患者中樞神經(jīng)5-HT系統(tǒng)、NE系統(tǒng)功能低下,其相關(guān)受體與抑郁癥有何關(guān)系?我們可以利用FST進(jìn)行研究,給大鼠受體的激動劑或者拮抗劑,觀察大鼠游泳行為的變化,推論受體的功能。5-HT受體家族有7個亞型,至少14種受體,我們選擇2種研究較多并與抑郁癥相關(guān)的受體—5-HT1A受體和5-HT2C受體進(jìn)行介紹。5-HT1A受體是5-羥色胺能神經(jīng)元自身受體,位于突觸前膜,主要分布在中腦中縫核團(tuán);該受體激活后,可以減少5-HT能神經(jīng)元放電,抑制5-HT合成與釋放。長期使用SSRIs類藥物,可以導(dǎo)致突觸前膜5-HT1A受體脫敏,導(dǎo)致5-HT脫抑制,細(xì)胞外5-HT濃度升高。5-HT1A受體激動劑在FST中可以增加大鼠的游泳行為,可以使文拉法辛的無效抗抑郁劑量變?yōu)橛行┝?提示5-HT1A受體激動劑有抗抑郁作用或者使抗抑郁藥物增效作用。在FST中5-HT1A受體拮抗劑(WAY100635)可以減弱文拉法辛的抗抑郁作用,如果合并氟西汀給藥,低劑量受體拮抗劑可以強(qiáng)化氟西汀的抗抑郁作用,高劑量卻阻斷氟西汀的抗抑郁作用。這些發(fā)現(xiàn)與我們以前的知識不符合,可能與藥物作用于前腦而不是中縫核5-HT1A受體,以及作用于突觸后膜5-HT1A受體有關(guān)。5-HT2C受體是5-TH受體家族中在大腦內(nèi)分布最多的受體,主要分布于下丘腦、海馬和杏仁核。5-HT2C受體激動劑WAY161503可以增加大鼠的游泳行為,這種行為學(xué)效應(yīng)可以被受體的拮抗劑SB206533阻斷。并且5-HT2C受體拮抗劑SB206533可以阻斷氟西汀在FST中對大鼠的行為學(xué)效應(yīng),說明5-HT2C受體介導(dǎo)抗抑郁藥物對大鼠的行為學(xué)效應(yīng),可能參與抗抑郁藥物的藥理機(jī)制。腎上腺素受體分為α腎上腺素受體、β腎上腺素受體,廣泛分布于大腦皮質(zhì)、丘腦、海馬等部位。α2腎上腺素受體拮抗劑—育亨賓可以強(qiáng)化氟西汀、文拉法辛在FST中的行為學(xué)效應(yīng),進(jìn)一步減少不動行為,去甲腎上腺素轉(zhuǎn)運(yùn)體基因缺陷的小鼠與野生型小鼠相比,在FST中不動行為減少。影像學(xué)研究顯示,小鼠大腦皮質(zhì)α1受體、β受體結(jié)合力下降,表明α、β受體下調(diào)與抗抑郁作用有關(guān)。3條件影響fst的作用FST有一定的局限性,在應(yīng)用時要注意,主要包括以下幾個方面。不同種系實驗動物在FST中表現(xiàn)不一樣。瑞士小鼠對作用于5-HT/NE神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的抗抑郁藥物最敏感,而抗抑郁藥物對DBA/2小鼠無行為學(xué)效應(yīng),C57BL/6JRj品系小鼠是唯一對安非他酮敏感的小鼠。說明要做到研究結(jié)果的可比性,必須選擇相同種系的實驗動物。盡管實驗用鼠品種相似,使用客觀評價標(biāo)準(zhǔn),實驗動物在FST中表現(xiàn)仍有差異。比如,雄性NIHSwiss小鼠5只/籠飼養(yǎng)與單獨飼養(yǎng)相比,不動行為出現(xiàn)時間長,說明實驗室內(nèi)部標(biāo)準(zhǔn)與條件,包括飼養(yǎng)條件、光照時間對研究結(jié)果都有影響。在FST中,實驗動物行為會受到水溫影響,在冷水中容易出現(xiàn)靜止不動行為;相反,在溫度較高水中不動行為出現(xiàn)較晚。所以通常將水溫設(shè)定在23~25℃。FST有假陽性與假陰性。如阿普唑侖是苯二氮卓艸艸類藥物,在FST中顯示有抗抑郁活性。精神興奮藥物如苯丙胺可以增加大鼠的游泳行為,但沒有抗抑郁活性。這提示如需證明藥物有抗抑郁活性,除了證明藥物可以增加游泳行為外,還需證明藥物沒有運(yùn)動刺激作用。又如奈法唑酮、曲唑酮在臨床使用中有抗抑郁作用,但在FST中不能改變大鼠的行為模式,說明FST只能對抗抑郁藥物的篩選提供參考,而不是金標(biāo)準(zhǔn)。FST是檢驗藥物短效行為學(xué)效應(yīng)的實驗(24h),但抗抑郁藥物臨床起效都要2周左右。所以有研究者對FST進(jìn)行了改進(jìn),通過慢性給藥模擬藥物的臨床作用,即“前游泳”階段后連續(xù)給藥2周,然后進(jìn)行“測試游泳”,分析大鼠行為學(xué)變化。也有研究采用預(yù)先給藥2周的方法,直接評價大鼠在“前游泳”階段行為學(xué)變化推斷藥物的抗抑郁作用。研究發(fā)現(xiàn)低劑量氟西汀(2.5mg)在注射3天時沒有效果,但在慢性給藥14天后變得有效——可以增加大鼠游泳行為。同樣,單胺氧化酶抑制劑嗎氯貝胺、去甲腎上腺素再攝取抑制劑瑞波西汀都有相似的表現(xiàn)。說明在FST中低劑量急性給藥無效時可以通過延長給藥時間或者增大劑量顯效,這與抗抑郁藥物臨床給藥規(guī)律一致。4抑郁癥管理模型抑郁癥動物模型通常是把在實驗室觀察到的動物行為學(xué)或神經(jīng)生物化學(xué)指標(biāo)與抑郁癥聯(lián)系起來,為研究提供線索。但因為抑郁癥本身所特有的異質(zhì)性,很難通過動物模型全面模擬臨床觀察到的抑郁癥,可能某種動物模型只能代表抑郁癥某方面的特征,比如用利血平耗竭大鼠腦內(nèi)單胺類遞質(zhì)造成抑郁癥神經(jīng)生化模型,對探討單胺類遞質(zhì)在抑郁癥所起作用方面做出貢獻(xiàn),但這一模型只是建立在特定的神經(jīng)遞質(zhì)耗竭的基礎(chǔ)上,不利于發(fā)現(xiàn)新型抗抑郁藥物;以社會應(yīng)激為基礎(chǔ)的抑郁癥行為學(xué)模型,包括母子分離、長時間孤立、社會階層應(yīng)激;以環(huán)境應(yīng)激為基礎(chǔ)的抑郁癥行為學(xué)模型,包括習(xí)得性無助、強(qiáng)迫游泳/懸尾、慢性應(yīng)激實驗,這些模型從行為學(xué)方面較好地模擬了抑郁癥,有較好的表面效度,但構(gòu)成效度有待進(jìn)一步探討;嗅球切除模型是切除嚙齒類動物嗅球后對邊緣系統(tǒng)、杏仁核的功能造成損害,大鼠產(chǎn)生抑郁行為,而抗抑郁藥物可以明顯改變大鼠的行為;自然遺傳學(xué)模型由Flinder等發(fā)現(xiàn)的大鼠種系對應(yīng)激會產(chǎn)生異常改變,而這種改變可以被三環(huán)類抗