慢性溫和不可預知性刺激致大鼠抑郁癥模型的病理機制研究進展

趙 瑞，杜冠華

(中國醫學科學院 北京協和醫學院，藥物研究所 國家藥物篩選中心，北京 100050)

抑郁癥是一種發病率逐年上升的疾病，因其嚴重者會產生自殺傾向，所以嚴重危害人類的生命健康。臨床上治療抑郁癥的藥物有很多類，但是都存在一定的缺陷。WHO已將抗抑郁藥列為21世紀最需迫切開發的藥物之一，要找到起效更快、毒性更小的藥物，動物模型的應用必不可少，現有比較接近抑郁癥臨床表現的動物模型是大鼠長期慢性溫和不可預知性應激(CUMS)導致的病理模型。

CUMS模型是1987年由Willner P等人建立的，該模型通過在5～9周的時間內慢性給與大鼠多種溫和但是不可預知的刺激，導致動物對糖水的偏嗜降低，糖水消耗量減少，造模2周即可以表現出該類癥狀，并且在造模結束后2周仍然可以表現該癥狀。在療效上：使用三環類抗抑郁藥物1周無效，而在治療2～4周后起效。總體來看該模型很好的模擬了人類抑郁癥心境低落、快感缺失的癥狀，并且通過給與藥物治療能夠很好的重現三環類抗抑郁藥物臨床治療起效的時間窗，也證明這一模型是很好的抑郁癥機制及抗抑郁藥物治療效果研究的動物模型［1］。

鑒于以上的原因這一模型已經被廣泛復制并應用于有關抑郁癥的研究中，隨著廣泛應用，研究者不斷的對模型進行完善并通過與自己的研究內容結合，豐富了對該模型的病因病理的闡述并且擴大了應用的范圍。已有研究者總結了該模型的多種優點：它能表現出抑郁癥的一系列癥狀；生物學指標包括睡眠、神經遞質水平均產生了類似抑郁癥的變化；同時免疫系統及內分泌系統的系列影響均重現了人類抑郁癥的相關變化。使用幾大類抗抑郁藥物治療則可以在3～4周逆轉抑郁癥快感缺失的核心癥狀［2］。

事實上該抗抑郁模型產生以上典型的抑郁癥表現有著更加根本的病因病理，通過對模型動物相關基因及表達蛋白質等方面的影響進行分析，能夠更加深層次的了解抑郁癥發病機制及相關治療藥物的優缺點，從而為人類找到抑郁癥根本的發病原因并真正治愈這一疾病提供可能性。在此僅將該模型引起的受體、神經肽類、信號轉導通路信號分子等方面改變的病理機制研究進展進行綜述。

Papp M等研究發現 CUMS在造模后7周神經系統中皮層的β腎上腺素受體、5-HT1A受體和海馬的5-HT2受體與配體的最大結合容量值(Bmax)增加，而在給與三環類抗抑郁藥物4周后逆轉了β腎上腺素受體、海馬的5-HT2以上的改變，但是增加5-HT1A受體最大結合容量值。而5-HT1A受體的變化卻不能在正常動物重現，但是藥物治療不能改變平衡解離常數(Kd)［3］。許晶等人的研究則顯示模型大鼠海馬5-HT1A受體(5-HT1AR)特異性結合明顯下降，藥物治療三環類藥物治療可以使特異性結合能力提高，而5-羥色胺再攝取抑制劑(SSRI)氟西汀對這一環節沒有影響［4］。

Li YC等研究發現造模3周的雄性慢性抑郁模型大鼠海馬的大麻素受體1(CB1)的表達下調，其中背側區域的改變明顯強于腹側，雌性大鼠的改變正好相反，僅在海馬的腹側區域觀察到 CB1的上調。兩者脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)的表達均提高。由此可見兩性的內生大麻系統在抑郁癥的發生及治療過程中均需要重視，可能需要制定針對不同性別的特異性治療方案［5］。

Wu LM等研究在抑郁癥發病過程中海馬 CA3區興奮性氨基酸(EAA)的釋放增加，而糖皮質激素可以加重這一損害過程，另外糖皮質激素增加突觸素Ⅰ的表達，后者在神經遞質的釋放過程中起到重要作用。在造模21天的動物海馬突觸素Ⅰ的水平出現區域差異，在齒狀回(DG/CA3)升高而CA1區降低，經過分析發現兩者的改變具有相關性，而且這種改變與抑郁相關的行為有相關性，研究還發現給與糖皮質激素受體拮抗劑米非司酮一周后可以明顯改善突觸素Ⅰ的水平和對應的抑郁行為，從而證明了糖皮質激素受體拮抗劑發揮快速抗抑郁效應與突觸素相關［6］。Mao QQ等研究表明造模6周的CUMS大鼠在血清皮質酮水平升高的同時海馬區域糖皮質激素受體(GR)的mRNA水平、海馬和大腦皮層腦源性神經生長因子(BDNF)的mRNA水平均降低［7］。Yuan TT等研究發現應激大鼠模型造模后海馬區域的谷氨酸水平升高、NMDA受體和AMPA受體水平降低，并且研究者發現海馬區域注射D1受體激動劑可以降低海馬區域谷氨酸的水平其抗抑郁效果由AMPA受體介導［8］。

Nollet M等研究了下丘腦表達的兩種肽類：食欲素(OXs)和黑色素聚集素(MCH)后者是種小型蛋白，他們負責肌體的一些自律行為。而在抑郁癥發病中，他們發生改變，研究者通過觀察食欲素(OXs)和黑色素聚集素及他們的受體、Fos蛋白等的相互關系發現：食欲素能的神經元在下丘腦背側較外側核團活躍，模型導致丘腦和下丘腦的OX受體2表達減少，MCH及其受體的表達沒有受到影響［9］。

Kim H等通過免疫組化研究證實造模8周的慢性應激大鼠丘腦、下丘腦的部分核團、弓狀核的神經肽Y的表達減少而與之對應的腸促胰肽酶的表達升高，并認為兩者的改變與抑郁癥以及攝食障礙、焦慮等具有相關性［10］。Sergeyev V等的研究也表明在CUMS造模后3周檢測腦內不同腦區的神經肽Y，P物質、甘丙肽的mRNA水平改變，發現海馬齒狀回的神經肽Y的水平明顯降低，但是弓狀核內神經肽Y的水平升高，腹背正中、側面下丘腦核團的P物質水平升高，與之對應的背中線和側面下丘腦核團的甘丙肽的mRNA水平降低，結果提示了以上三種神經肽類的改變是抑郁癥發病的潛在機制［11］。Lin YH等研究了一種可能與該應激模型出現食欲減退相關的蛋白-胰相關蛋白(BPRP)的表達，在造模3周的大鼠腦內單胺氧化酶A和B的活性明顯升高，而胰腺的BPRP水平明顯降低，解釋了應激大鼠出現糖尿病相關癥狀的原因。BPRP在海馬區域的分布未發生明顯改變［12］。

Nowak B等研究了應激模型對海馬齒狀回(DG)和CA1、CA3區的免疫反應性神經元中鈣結合蛋白D-28K(CB)和小清蛋白的影響，同時檢測細胞的增值(Ki-67表達)和凋亡特性(活化caspase-3)，結果證實顆粒細胞(GC)的數量明顯減少，齒狀回的CB免疫反應性神經元發生改建而CA3區的此類細胞發生損傷，這些變化與增殖及凋亡無關，研究結果證實在應激模型的病變區域鈣結合特性神經元的表達參數發生變化并推測這些變化與抑郁癥狀相關［13］。

Gr?nli J等觀察造模5周的大鼠海馬區域的腦源性神經生長因子(BDNF)和反應元件結合蛋白(CREB)的水平，結果顯示模型組的海馬齒狀回而不是全部海馬區域BDNF表達水平減少，CREB第133位的絲氨酸磷酸化水平降低，說明 BDNF水平降低和 CREB活性下降在抑郁癥發病中扮演重要角色［14］。

Yang C等人研究了抑郁癥發生后神經系統細胞骨架的改變情況，觀察了CUMS模型大鼠海馬區域神經元微管相關蛋白MAP-2、磷酸化MAP-2、α-微管蛋白等的變化情況，結果顯示模型大鼠的微管動力學的損傷、磷酸化MAP-2的水平降低，反映了模型對于神經細胞的發生有影響［15］。Bisaz R等人證實CUMS模型中與神經細胞重塑相關的神經細胞黏附分子(NCAM)在海馬區域的表達減少，并發現NCAM減少與動物的焦慮情緒及皮質酮反應增強，在給與NCAM的類似物進行治療后可以緩解以上癥狀，也提示 NCAM有作為新的治療靶點地可能性［16］。

Bachis A等的研究則顯示在造模5周的大鼠即可以出現大腦皮層caspase-3陽性神經元增多，表現與皮質酮水平增加，抑郁癥狀出現相一致，證明抑郁癥發生時出現了皮層神經元凋亡趨勢［17］。Yang D等人將臨床上抑郁癥發生時嗅球部位的敏感性降低及嚴重抑郁癥患者嗅球體積減小聯系到應激模型，發現慢性應激導致嗅球部位的突觸素(synaptophysin)表達下調而突觸融合蛋白(syntaxin)上調，同時觀察到嗅球體積減小和功能紊亂，證明該模型與臨床具有一致性［18］。

Laugeray A研究了 CUMS模型導致的色氨酸-犬尿酸通路的改變，犬尿酸通路(KP)有別于5-HT合成通路中的色氨酸通路(TRP)，在應激模型中應激刺激可以產生一些刺激神經系統的化合物：喹啉酸(QUIN)和犬尿喹啉酸(KYNA)，研究者檢測了大腦皮質及皮質下區域5-HT通路的色氨酸(TRP)、5-HT、5-HIAA和KP通路的犬尿氨酸(KYN)、QUIN、KYNA，發現在腦內5-HT和犬尿氨酸呈現負相關，外周TRP和KP呈現分解代謝加強。另外發現在皮質下區域KYN優先通過KP代謝，而在皮層水平此通路的則衰減，研究者推測KP這一變化和中樞神經系統谷氨酸能神經元參與抑郁癥發病的情況相關［19］。以上研究者還證實 KP的異常是引起焦慮和抑郁癥行為異常的關鍵影響因素，外周高的KYN/TRP的比值與中樞神經系統皮質5-HT代謝增加及杏仁核KYNA減少有相關性，應激條件下外周KP水平的提高可能是中樞神經系統生化改變和行為學變化的基礎，也證明它對于情緒調控的重要性［20］。

綜合以上的研究結果表明抗抑郁研究病變部位主要集中的區域是皮層、丘腦、下丘腦和海馬，研究證明了這些區域的一些神經肽類的表達量的變化、遞質生成通路的改變、一些與抑郁癥相關的受體、信號轉導通路的蛋白水平等的影響；還結合性別、凋亡等因素研究了多種因子的改變。總之研究者努力發現抑郁癥表現與機制之間的關聯性，從而尋找到疾病發生的根本原因，并將這些具有相關性的因子發展為潛在的藥物靶點，為尋找到具有新機制的有效抗抑郁藥物提出希望。

［1］P.Willner，A.Towell，D.Sampson，S.et.al.Reduction of sucrose preference by chronic unpredictable mild stress，and its restoration by a tricyclic antidepressant［J］.Psychopharmacology 1987.93：358-364.

［2］郭曉云，江開達.慢性輕度應激抑郁癥動物模型研究進展［J］.國際精神病學雜志2007.34：216-217.

［3］Papp M，K limek V，W illner P.Effects of imipramine on serotonergic and beta-adrenergic receptor binding in a realistic animal model of depression［J］.Psychopharmacology(Berl).1994.114(2)：309-314.

［4］許晶.劉效巍.左萍萍等.慢性應激抑郁模型大鼠海馬5-HT1A受體的變化［J］.大連醫科大學學報.2002.24(2)：84-87.

［5］Li YC，Wang FM，Pan Y et.al.Antidepressant-like effects of curcumin on serotonergic receptor-coupled AC-cAMP pathway in chronic unpredictable mild stress of rats［J］. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry.2009 33(3)：435-449.

［6］Wu LM，Han H，Wang QN et.al.Mifepristone repairs regiondependent alteration of synapsin I in hippocampus in rat model of depression［J］.Neuropsychopharmacology.2007.32(12)：2500-2510.

［7］Mao QQ，Ip SP，Ko KM et.al.Peony glycosides produce antidepressant-like action in mice exposed to chronic unpredictable mild stress：effects on hypothalamic-pituitaryadrenal function and brain-derived neurotrophic factor［J］.Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry.2009.33(7)：1211-1216.

［8］Yuan TT，Qiao H，Dong S et.al.Activation of hippocampal D1dopamine receptor inhibits glutamate-mediated depression induced by chronic unpredictable mild stress in rats［J］.Sheng Li Xue Bao.2011.63(4)：333-341.

［9］Nollet M，Gaillard P，Minier F et.al.Activation of orexin neurons in dorsomedial/perifornical hypothalamus and antidepressant reversal in a rodent model of depression［J］.Neuropharmacology.2011.61(1-2)：336-346.

［10］Kim H，Whang WW，Kim HT et.al.Expression of neuropeptide Y and cholecystokinin in the rat brain by chronic mild stress［J］.Brain Res.2003983(1-2)：201-208.

［11］Sergeyev V，Fetissov S， Mathé AA et.al. Neuropeptide expression in rats exposed to chronic mild stresses［J］.Psychopharmacology(Berl).2005.178(2-3)：115-124.

［12］Lin YH，Liu AH，Xu Y et.al.Effect of chronic unpredictable mild stress on brain-pancreas relative protein in rat brain and pancreas［J］.Behav Brain Res.2005.165(1)：63-71.

［13］Nowak B，Zadroz·na M，Ossowska G et.al.A lterations in hippocampal calcium-binding neurons induced by stress models of depression：a preliminary assessment［J］.Pharmacol Rep.2010.62(6)：1204-1210.

［14］Gr?nli J，Bramham C，Murison R et.al.Chronic mild stress inhibits BDNF protein expression and CREB activation in the dentate gyrus but not in the hippocampus proper［J］.Pharmacol Biochem Behav.2006.85(4)：842-849.

［15］Yang C，Wang G，Wang H et.al.Cytoskeletal alterations in rat hippocampus following chronic unpredictable mild stress and reexposure to acute and chronic unpredictable mild stress［J］.Behav Brain Res.2009.205(2)：518-524.

［16］Bisaz R，Schachner M，Sandi C.Causal evidence for the involvement of the neural cell adhesion molecule，NCAM，in chronic stress-induced cognitive impairments［J］.Hippocampus.2011.21(1)：56-71.

［17］Bachis A，Cruz MI，Nosheny RL et.al.Chronic unpredictable stress promotes neuronal apoptosis in the cerebral cortex［J］.Neurosci Lett.2008.442(2)：104-108.

［18］Yang D，Li Q，Fang L et.al.Reduced neurogenesis and presynaptic dysfunction in the olfactory bulb of a rat model of depression［J］.Neuroscience.2011(in press).

［19］Laugeray A，Launay JM，Callebert J et.al.Peripheral and cerebral metabolic abnormalities of the tryptophan-kynurenine pathway in a murine model of major depression［J］.Behav Brain Res.2010.210(1)：84-91.

［20］Laugeray A，Launay JM，Callebert J et.al.Evidence for a key role of the peripheral kynurenine pathway in the modulation of anxiety-and depression-like behaviours in mice： focus on individual differences［J］.Pharmacol Biochem Behav.2011.98(1)：161-168.