支氣管哮喘伴發抑郁大鼠模型的建立

孫宏偉，李承德，毛淑梅，宋玉萍，王艷郁

(1.濰坊醫學院心理學教研室，濰坊 261053;2.濰坊醫學院藥理學教研室，濰坊 261053)

研究報告

支氣管哮喘伴發抑郁大鼠模型的建立

孫宏偉1，李承德2，毛淑梅2，宋玉萍1，王艷郁1

(1.濰坊醫學院心理學教研室，濰坊 261053;2.濰坊醫學院藥理學教研室，濰坊 261053)

目的探討建立支氣管哮喘伴發抑郁動物模型的方法。方法選擇Wistar大鼠，隨機分為對照組與模型組，模型組采用卵蛋白(ovalbumin，OVA)激發法建立哮喘模型，在此基礎上給予慢性輕度不可預見性應激(chronic unpredictable mild stress，CUMS)28 d，觀察大鼠體質量、體征、肺組織結構、支氣管肺泡灌洗液白細胞計數等變化，并用Open－field實驗評價大鼠活動度和好奇心，通過糖水消耗實驗評價大鼠快感缺乏與否。結果與對照組相比，模型組大鼠體質量增長明顯緩慢(P＜0.05);肺組織呈哮喘樣病理改變;支氣管肺泡灌洗液白細胞總數、嗜酸粒細胞及淋巴細胞增多;Open－field實驗，大鼠垂直活動得分、水平活動得分顯著降低(P＜0.05);糖水消耗量明顯減少(P＜0.05)。結論OVA激發復合CUMS可成功制備支氣管哮喘伴發抑郁大鼠模型。

支氣管哮喘;抑郁;模型;慢性輕度不可預見性應激;大鼠

支氣管哮喘是一種嚴重的呼吸系統疾病，近年發病率和死亡率持續增加，全世界至少有3億以上的哮喘病患者。哮喘尚為一種嚴重的身心疾病，眾多患者伴發抑郁情緒，而抑郁在哮喘的發生、發展和預后中發揮著重要的作用，是使哮喘發病率和死亡率升高的一個重要因素［1，2］。鑒于直接進行人體實驗的局限性，有關本病發病機制的探索、治療新方法的評價、新藥的研究與開發等深入研究必須通過動物實驗進行，但目前支氣管哮喘伴發抑郁的動物模型尚屬空白，本研究擬通過卵蛋白(ovalbum in，OVA)激發復合慢性輕度不可預見性應激(chronic unpredictable m ild stress，CUMS)建立支氣管哮喘伴發抑郁大鼠模型，為該病的深入研究創造條件。

1 材料和方法

1.1 材料

1.1.1 實驗動物:選擇SPF級雄性W istar大鼠22只，體質量(200±20)g，來源于山東大學實驗動物中心［SCXK(魯)2003－0004］。標準飼料，恒溫26℃，通風，環境安靜，飼養室及物品消毒等條件下飼養。大鼠適應環境7 d后，隨機分為對照組10只、模型組12只，對照組每籠5只，模型組每只單籠孤養。實驗過程中對照組因撕咬死亡1只;模型組死亡2只，最后納入統計的大鼠數量為19只。

1.1.2 藥品:OVA購自美國Sigma公司，氫氧化鋁購于淄博化學試劑廠。

1.1.3 實驗儀器:霧化泵(德國PARI公司)，多功能動物實驗儀(蚌埠醫學院儀器廠)，自制游泳箱，自制大鼠敞箱，自制大鼠束縛盒，自制明暗顛倒裝置。

1.2 實驗方法

1.2.1 模型制備:選擇健康雄性W istar大鼠進行open－field實驗，剔除水平及垂直活動得分總和低于30分與高于100分者，共納入22只大鼠，隨機分為對照組10只、模型組12只。

(1)對照組:于分組后第1天，每只大鼠腹腔注射生理鹽水1 m L，14 d后，每天霧化吸入生理鹽水20 m in，流量40 m L/20 min，連續28 d。此后每5 d霧化吸入生理鹽水1次，劑量與持續時間同前。

(2)模型組:于分組后第1天，每只大鼠腹腔注射致敏液1 m L(含OVA 100 mg，氫氧化鋁200 mg)，14 d后，每天霧化吸入1%OVA 20 min，流量40 mL /20 min，連續28 d(此后每5 d霧化吸入OVA 1次，直至實驗結束，劑量與持續時間同前)。連續28 d霧化吸入1%OVA后，大鼠繼續接受28 d CUMS，包括禁水(48 h)，禁食(48 h)，夾尾(180 s)，束縛(1 h)，冷水游泳(4℃，5 min)，熱環境(45℃)，電擊足底(電壓30 V，電擊15 s，間歇5 s，共進行120 s)，晝夜節律的重新調整和光照性質的改變(閃光刺激、晝夜顛倒、間斷光照)，噪音干擾(2 h)，居住環境的改變(單籠飼養、鼠籠傾斜、潮濕墊料)等。

1.2.2 模型評價

(1)大鼠體征變化:自實驗開始至實驗結束，每周測量1次兩組大鼠體質量;觀察大鼠呼吸、運動、毛發等全身體征變化。

(2)支氣管肺泡灌洗液細胞計數及分類:分離左肺，向左支氣管注入生理鹽水3 m L，然后吸出，重復灌洗5次。將灌洗液2500 r/m in離心，回收細胞進行涂片并瑞氏染色，計數白細胞數量并分類。

(3)HE染色:處死動物后，取兩組大鼠右肺組織塊置于4%中性甲醛固定，常規石蠟切片，HE染色光鏡下觀察肺組織變化。

(4)電鏡:處死動物后，取兩組大鼠右肺組織塊各1 mm3置于1%鋨酸固定，超薄切片，電鏡下觀察肺組織變化。

(5)糖水消耗實驗:兩組大鼠在模型制備前后分別進行該實驗1次。先訓練動物適應含糖飲水，所有大鼠單籠飼養，每籠同時放置兩個水瓶，第1個24 h，兩瓶均裝有1%蔗糖水，隨后的24 h，1瓶裝1%蔗糖水，1瓶裝純水。在24 h的禁食禁水后，進行糖水消耗實驗:同時給予每只大鼠事先定量好的兩瓶水，1瓶1%蔗糖水，1瓶純水，60 min后，取走兩瓶并稱重。計算動物的糖水及純水攝取量。

(6)Open－field實驗:自制敞箱，大小為100 cm ×100 cm×80 cm，底面均分為25格，裝置由黑色漆料涂滿。此實驗于模型制備前后分別各進行1次，在8:00～10:00之間在安靜的房間內、對所有大鼠平行進行，每只大鼠觀察3 min。先將大鼠置于敞箱中心方格內，觀察記錄大鼠水平運動及及垂直運動得分:以動物穿越方格數為水平活動得分，穿越1格(四爪均進入方格方可記數)為1次，如動物沿線行走，以每10 cm為1次;以后肢直立次數為垂直活動得分:動物兩前爪騰空或攀附墻壁，離開底面1 cm為標志，無論動物站立多長時間直至放下雙足為1次活動。徹底清潔敞箱后再進行下1只大鼠的觀察。

1.3 統計學處理

2 結果

2.1 兩組大鼠實驗過程中體重變化

模型制備前模型組大鼠體質量與對照組比較差異無顯著性(P＞0.05);模型制備過程中模型組大鼠體質量增長緩慢，模型制備后，其體質量顯著低于對照組(P＜0.05)，見圖1。

圖1 兩組大鼠體重變化趨勢折線圖Fig.1 Changes of body weight curves of the rats

2.2 大鼠體征變化

與對照組大鼠比較，模型組大鼠卵蛋白激發后呼吸加深加快、節律不齊、呈點頭呼吸，咳嗽，口周輕度發紺，部分煩躁不安、不停走動，部分安靜不動，其毛發無光澤、豎立。接受CUMS后，大鼠活動明顯減少。

2.3 肺組織HE染色

對照組大鼠支氣管管壁無增厚現象，周圍無明顯炎癥細胞浸潤，支氣管上皮細胞完整，管腔光滑，無閉塞，肺泡壁清晰完整，間隔形態正常。模型組大鼠支氣管管壁內及周圍組織可見嗜酸性粒細胞及巨噬細胞，并有大量炎性細胞浸潤，上皮細胞水腫、脫落，支氣管黏膜皺襞以及平滑肌增生，部分區域可見平滑肌破壞斷裂，部分管腔內有分泌物。肺泡壁炎癥細胞浸潤、增厚，肺泡內見滲出物，部分肺泡呈擴張狀態。見圖2(彩插11)。

2.4 電鏡觀察

正常組肺組織未見嗜酸粒細胞浸潤，I型肺泡細胞、II型肺泡細胞、正常內皮細胞結構正常。模型組可見嗜酸粒細胞浸潤，肺泡周圍局部毛細血管斷裂，血管內皮細胞線粒體空泡樣變，髓樣變，嵴斷裂，細胞核周隙局部增寬;I型肺泡細胞內高爾基復合體不發達，線粒體髓樣變，嵴模糊;II型細胞線粒體空泡樣變，顆粒排空現象明顯，細胞核周隙局部增寬。見圖3。

2.5 支氣管肺泡灌洗液細胞計數及分類

模型組大鼠支氣管肺泡灌洗液可見多類白細胞，其中白細胞總數、嗜酸粒細胞及淋巴細胞計數均顯著高于對照組(P＜0.05)，見表1。

2.6 糖水消耗實驗

模型制備前，模型組大鼠糖水消耗量與對照組比較無顯著差異(P＞0.05);模型制備后，其糖水消耗量顯著低于對照組(P＜0.05)，見表2。

2.7 Open-field test

模型制備前模型組大鼠水平活動得分及垂直活動得分與對照組比較差異均無顯著性(P＞0.05);模型制備后，其水平活動得分及垂直活動得分均顯著低于對照組(P＜0.05)，表3。

表1 支氣管肺泡灌洗液細胞計數(±s)Tab.1 The white blood cell counts in the BALF(±s)

表1 支氣管肺泡灌洗液細胞計數(±s)Tab.1 The white blood cell counts in the BALF(±s)

注:與對照組比較，△P＜0.05。Note:compared with the control group，△P＜0.05

組別Group n白細胞總數Total white cells×105/L嗜酸粒細胞Eosinophils×105/L淋巴細胞Lymphocytes×105/L對照組Control group 9 40.22±6.95 7.29±0.96 13.34±2.44模型組Model group 10 78.65±8.41△16.88±1.65△20.71±4.53△

表2 應激前后兩組大鼠糖水消耗情況變化((±s)Tab.2 The changes of sucrose consumption of the rats before and after CUMS treatment(±s)

表2 應激前后兩組大鼠糖水消耗情況變化((±s)Tab.2 The changes of sucrose consumption of the rats before and after CUMS treatment(±s)

注:與對照組比較，△P＜0.05。Note:compared with the control group，△P＜0.05

組別Group n總液體消耗Total water consumption(m L )糖水消耗Sucrose solution consumption(m L)應激前Before CUMS應激后After CUMS應激前Before CUMS應激后After CUMS對照組Control group 9 22.9±6.4 20.7±5.6 17.2±6.5 16.2±5.9模型組Model group 10 19.4±5.7 18.4±7.5 15.7±4.2 9.7±6.8△

表3 Open－field test兩組大鼠活動情況比較(±s)Tab.3 The changes of behavior of the rats in open－field test(±s)

表3 Open－field test兩組大鼠活動情況比較(±s)Tab.3 The changes of behavior of the rats in open－field test(±s)

注:與對照組比較，△P＜0.05。Note:compared with the control group，△P＜0.05

組別Group n 水平活動得分Crossing垂直活動得分Rearing應激前Before CUMS應激后After CUMS應激前Before CUMS應激后After CUMS對照組Control group 9 67.23±12.67 71.54±10.85 21.36±4.76 23.95±3.68模型組Model group 10 70.35±7.82 39.64±17.52△18.54±5.36 10.34±6.40△

注:A.正常組內皮細胞;B.正常組I型肺泡細胞;C.正常組II型肺泡細胞;D.模型組血管內皮細胞;E.模型組血管內皮細胞;F.模型組I型肺泡細胞;G.模型組II型肺泡細胞;H.模型組嗜酸粒細胞。圖3大鼠肺組織超微結構Note:A.An endothelial cell of the control group;B.A normal type I epithelial cell of the control group;C.Normal type II epithelial cells of the control group;D.An endothelial cell of the model group;E.An endothelial cell of the model group;F.A type I epithelial cell of the model group; G.A type II epithelial cell of the model group;H.An eosinophil in the model group.Fig.3 Electron m icroscopic micrographs of the lung tissues

3 討論

目前采用復合處理，制備在一種疾病基礎上伴發抑郁的動物模型已有報道，如洪華等［3］成功制備了腦卒中后抑郁模型，邢東明等［4］成功制備了缺血再灌注卒中后抑郁的動物模型。目前，制備單純哮喘及單純抑郁模型的方法均有多種，但制備哮喘伴發抑郁的動物模型的方法尚未見報道，我們擬參考制備單純哮喘及單純抑郁動物模型的方法為基礎，制備哮喘伴發抑郁動物模型。

目前，建立哮喘模型及抑郁模型的常用動物有大鼠、豚鼠、小鼠、貓、狗等，而W istar大鼠可較好的模擬人類哮喘和抑郁的特征，且價格便宜，故本實驗選擇W istar大鼠為實驗動物。

制備哮喘模型所用方法較多，如Sakai等［5］、Schwarre等［6］、Temelkovski等［7］以不同的方法制備了哮喘模型。其中Temelkovski等以OVA(OVA作為一種免疫原性強的變應原，經常在變態反應性疾病的動物模型中應用［8］)腹腔注射致敏動物，然后再經過反復多次抗原微粒激發獲得模型，該模型較好的模擬了人哮喘時的多種特征，在近期的研究中被廣泛應用［9－11］。本實驗參考了Temelkovski等所用的方法略加改進，以OVA致敏大鼠，14 d后，每天霧化吸入OVA溶液，連續28 d激發動物。實驗結果表明，大鼠出現了典型的哮喘樣呼吸變化，肺組織出現了明顯的哮喘樣氣道損傷，肺灌洗液中嗜酸粒細胞增多，反映了該模型較好地模擬了人類慢性持續哮喘時的特征。

目前制備抑郁模型的方法很多［12］。本實驗參考W illner等［13］提出的CUMS法略加改進建立模型，在復制哮喘模型后，對大鼠予以多種CUMS。實驗結果顯示，經過干預模型組大鼠糖水消耗量顯著下降，反映了經過CUMS后，動物快感下降，興趣喪失，表明其對獎賞的反應性下降。此外，大鼠水平、垂直活動次數是其自主活動度常用的評價指標［14］，本研究中Open－field實驗結果顯示，模型組大鼠水平、垂直活動次數減少，反映了動物的活動度的降低、對新鮮環境的好奇程度降低。此外，大鼠尚出現體質量下降，毛發無光澤、豎立等變化。以上實驗結果表明大鼠具備了抑郁的特征。

哮喘后抑郁大鼠模型的建立不同于內源性抑郁的動物模型，必須具備與臨床相類似的哮喘病理基礎，同時又較好地模擬抑郁癥的臨床表現，并且能利于觀察。本實驗中大鼠哮喘后予以孤養，與臨床上患者哮喘反復發作住院期間遠離家庭和社會，缺少關懷的心理狀態較為相似;同時實驗中對大鼠予以了多種慢性輕度不可預見性應激，與臨床上哮喘患者因哮喘反復發作而經歷呼吸困難、劇烈咳嗽、恐懼、治療失敗導致絕望等多種應激過程較為相似。本實驗首次將哮喘與抑郁有機結臺起來，既兼備了哮喘與抑郁的特征，同時也較好地模擬了其臨床發病過程。與普通大鼠抑郁模型相比，更適合用于哮喘伴發抑郁的相關問題研究。

綜上所述，本實驗制備的動物模型兼備了以下幾個特點:①動物同時具備了哮喘及抑郁的雙重特性;②具備與臨床相似的病理過程;③制備方法可靠、成功率較高。④操作簡單、耗資少。

(本文圖2見彩插11。)

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Estab lishm ent of a Rat M odel of Bronchial Asthm a Com bined w ith Dep ression

SUN Hong－wei1，LI Cheng－de2，MAO Shu－mei2，SONG Yu－ping1，WANG Yan－yu1
(1.Department of App lied Psychology，2.Department of Pharmacology，Weifang Medical College，Weifang 261053，China)

ObjectiveTo establish a rat model of bronchial asthma combined with depression.M ethods Twenty－two W istar rats were random ly divided into control group and model group.The latter were sensitized with ovalbumin for 4 weeks and followed by CUMS for 4 weeks.Pathological changes of the lung tissue were observed by light m icroscopy and transmission electron microscopy.Eosinophil count and other inflammatory cell count in bronchoalveolar lavage fluid (BALF)were performed.The changes of behavior were detected by open－field test and sucrose solution consumption test. Results Compared with the control group，the body weight of the rats of model group was significantly lower(P＜0.05)，and the lung tissues were altered，the total cellular score，EOS count and lymphocyte count were significantly increased(P＜0.05).The vertical scores，horizontal scores in open－field test decreased significantly(P＜0.05).The intake of 1% sucrose solution was significantly decreased(P＜0.05).Conlusions This experimental model，established by sensitizing with ovalbumin and followed by CUMS，replicates many of the features of human asthma and depression，and should facilitate studies of pathogenetic mechanisms and potential therapeutic agents.So，it is an appropriate animal model of bronchial asthma combined with depression.

Bronchial asthma;Depression;Model;Chronic unpredictable mild stress(CUMS);Rat

R562.25

A

1005－4847(2010)02－0156－05

2009－09－01

山東省教育廳科技計劃項目(編號:J07YE03);山東省自然科學基金資助項目(編號:ZR2009CL045)。

孫宏偉(1962年－)，男，博士，教授，碩士生導師，研究方向:臨床心理學。