負性注意偏向的神經遞質基礎：來自大鼠抑郁癥模型的證據

張立偉，王蘇妍，高野，宋若冰，張芷毓，李紅

（1．遼寧師范大學腦與認知神經科學研究中心，遼寧 大連 116029； 2．錦州醫科大學基礎醫學院生理學教研室，遼寧 錦州 121001；3. 錦州醫科大學護理學院內科護理學教研室，遼寧 錦州 121001；4. 深圳大學腦功能與心理科學研究中心，廣東 深圳 518060）

臨床上，抗抑郁藥物對于10%～30%的抑郁癥患者抗抑郁治療效果不佳，且抑郁癥的復發率非常高［1］。目前，抑郁癥的發病機制尚不明確。心理社會壓力、人格特點、生理和認知心理障礙、共病性疾病都可能是導致抑郁癥的因素［2］。抑郁癥患者對負性刺激的選擇性注意存在偏向［3］，且主要表現在解除困難方面［4］。抑郁癥個體的神經遞質水平和變化模式也與正常人不同，這些神經遞質主要包括5-羥色胺 （serotonin，5-HT） 及其代謝物5-羥 （基） 吲哚乙酸 （5-hydroxyindoleacetic acid，5-HIAAA）、去甲腎上腺素 （norepinephrine，NE）、3，4-二羥苯乙酸 （dopamine，DOPAC）、內啡肽 （endorphin，EP）、高香草酸 （homovanillic acid，HVA） 等［5-8］。戴琴［9］研究發現，負性偏向與5-HT、乙酰膽堿 （acetylcholine，ACH） 及DOPAC水平有關。關于負性偏向與神經生物學基礎的研究目前較少見，因此，本研究擬利用大鼠抑郁癥模型，探討神經遞質與抑郁癥個體注意偏向的關系。

1 材料與方法

1.1 大鼠抑郁癥模型制作

1.1.1 實驗動物：成年雄性Sprague-Dawley （SD） 大鼠12只，體質量220～250 g，購自錦州醫科大學SPF級實驗動物中心。實驗前2 d將大鼠飼養于恒溫 （21℃±1℃）、恒濕 （55%±2%） 環境下。通過抽簽的方式，將大鼠分為實驗組 （n = 9） 與對照組 （n = 3） 。實驗組在造模過程中逃逸1只，意外死亡1只，因此，對照組3只、實驗組7只大鼠完成實驗全程。

1.1.2 造模及檢測：采用不可預知慢性溫和應激 （chronic unpredictable mild stress，CUMS） 抑郁癥模型［10］。刺激方法包括不間斷的無線電噪音 （8 h），45°傾斜鼠籠 （8 h），鼠籠內加入水200 mL （8 h），鼠籠內加入臟的大鼠墊料 （8 h），鼠籠內加入新同伴大鼠 （2 h），禁食禁水 （8 h），晝夜顛倒 （12 h），除去鼠籠內墊料 （12 h），冰水游泳 （3 min），懸尾 （5 min），禁閉在飲料瓶封閉空間 （2 h） 。實驗組大鼠接受CUMS，每天隨機給予2～3種應激刺激，不同刺激方法間無時間間隔，共持續7周 （2017年10月16日至12月2日）；對照組大鼠正常飼養，不給予任何刺激。2組大鼠飼養環境和進食相同。在造模期間，每3 d稱大鼠體質量1次，每周進行蔗糖糖水攝入量測試，計算糖水偏好指數［蔗糖溶液攝入量 （mL） /總的液體攝入量 （mL） ×100%］，并觀察皮毛狀態，以判斷抑郁癥模型是否造模成功。

1.2 注意偏向測試

在實驗測試階段，2組大鼠都參與注意偏向測試。抑郁癥造模結束后，連續3 d進行測試。測試時準備正常水、糖水和醋各1瓶，測量大鼠找到目標糖水的時間和準確率，每天測試12次注意偏向，每次測試前均按照隨機方式重新調整3瓶液體的擺放順序，以消除大鼠的記憶。如大鼠在180 s內未能找到目標糖水，則計為180 s。注意偏向測試結束后，處死大鼠。

1.3 高效液相色譜檢測

大鼠經20%氨基甲酸乙酯腹腔注射 （0.8 mL/100 g） 麻醉，置于STOELTING620腦立體定位儀上，在右側海馬 （定位坐標AP：-5.6 mm，ML：4.0 mm，DV：8.0 mm） 對應的顱骨處鉆孔并置入探針套管，在套管內插入微透析系統CMA/12微透析探針 （透析膜長為4 mm），探針入口連接CMA/402微量泵，探針出口連接至CMA/470低溫樣品自動收集器，灌流速度為2 L/min。林格氏液灌流60 min后，每30 min收集1管透析液。樣品送至中國中醫科學院醫學實驗中心，采用高效液相色譜檢測系統 （SykamS-2100） 進行高效液相色譜檢測。

1.4 統計學分析

采用SPSS 20.0軟件進行統計分析。計算實驗組和對照組大鼠的注意偏向、神經遞質水平的平均值和標準差，同時采用相關分析的方法分析注意偏向水平與神經遞質水平的相關性。檢驗水準α=0.05。

2 結果

2.1 大鼠抑郁癥模型的造模結果

2.1.1 體質量：從11月5日 （造模第8天） 開始，實驗組大鼠的體質量明顯下降，并持續到造模結束，提示實驗組大鼠出現了抑郁癥，見表1。

2.1.2 糖水攝入量：如表2所示，實驗組的糖水偏好指數一直低于控制組，提示實驗組大鼠的食物攝入量有減少的趨勢。由于沒有進行個別測試，所以無法對2組進行均值比較。

2.1.3 皮毛狀況：實驗組皮毛狀態明顯變差，無光澤，且粗糙混亂；對照組大鼠皮毛狀態良好。提示實驗組大鼠出現了抑郁癥。

2.2 抑郁癥大鼠注意偏向的行為特征

注意偏向測試結果顯示，2組大鼠找到食物瓶的時間和準確率差異均不顯著，但效果量指標 （effect size，ES） 顯示3 d測試結果有較大的差異 （根據Cohen標準，ES＜0.20為小差異，0.20～0.50之間為中等差異，＞0.50為大差異［11］） 。χ2檢驗結果顯示，實驗組的準確率顯著高于對照組。總體來看，實驗組大鼠在注意偏向測試中，對目標瓶的反應又快又準。見表3。在前期造模過程中，大鼠均經歷禁食禁水，且糖水作為造模時期食物刺激伴隨整個造模過程，所以糖水對于實驗組而言，其性質屬于負性刺激。行為數據顯示，實驗組大鼠出現了明顯的負性偏向。

表1 2組大鼠體質量的比較 （ ，g） Tab.1 Comparison of the body weight of rats between the experimental and control groups （，g）

表1 2組大鼠體質量的比較 （ ，g） Tab.1 Comparison of the body weight of rats between the experimental and control groups （，g）

Date of weighting Control group Experimental group t P Oct.17 357.00±17.69 365.71±11.67 -0.94 ＞0.05 Oct.21 359.67±18.01 346.71±12.40 1.34 ＞0.05 Oct.23 356.83±19.55 337.07±13.97 1.84 ＞0.05 Oct.25 336.00±25.12 335.50±10.46 0.05 ＞0.05 Oct.27 366.67±19.81 346.07±6.59 2.61 ＜0.05 Oct.30 334.33±23.86 328.79±8.99 0.56 ＞0.05 Nov.2 328.00±27.29 318.07±5.93 0.99 ＞0.05 Nov.5 337.00±25.20 306.14±7.81 3.13 ＜0.05 Nov.8 330.33±27.55 304.71±7.70 2.43 ＜0.05 Nov.11 352.17±31.39 287.57±12.36 4.93 ＜0.05 Nov.14 390.67±30.40 312.79±18.88 5.06 ＜0.05 Nov.17 393.50±24.69 305.71±14.71 7.17 ＜0.05 Nov.20 361.67±30.07 309.43±17.90 3.51 ＜0.05 Nov.23 340.17±30.66 318.14±25.13 1.20 ＞0.05 Nov.26 375.83±33.06 336.00±16.79 2.62 ＜0.05 Nov.29 411.03±38.15 361.74±18.56 2.86 ＜0.05 Dec.2 434.03±41.60 366.41±12.04 4.21 ＜0.05

表2 造模期間2組大鼠糖水偏好指數的比較Tab.2 Comparison of sugar-water indices of rats between the experimental and control groups

2.3 2組大鼠神經遞質水平比較

高效液相色譜分析結果顯示，實驗組大鼠5-HIAA、DOPAC水平明顯高于對照組，5-HT、EP和HVA水平則明顯低于對照組，而NE水平無統計學差異。由于樣本數量太少，此處的t檢驗結果不可靠，應該依據ES的結果進行判斷。見表4。

2.4 神經遞質水平與注意偏向的相關性

如表5所示，神經遞質水平與注意偏向的相關模式在對照組和實驗組是不同的。在對照組，5-HIAA、DOPAC和HVA與反應時間的均值、反應時間的標準正確率的均值、正確率的標準差都有顯著相關。在實驗組，DOPAC與注意偏向的相關模式與對照組一致；但5-HIAA與注意偏向的相關模式與對照組正好相反。而且，實驗組的HVA與注意偏向的相關降低到0.15以下，不再顯著。提示5-HIAA和HVA與注意偏向的變化有顯著關聯，5-HT和DOPAC水平的變化對注意偏向有影響。

表3 2組大鼠反應時間及準確率的比較 Tab.3 Comparison of response time and correct rates of rats between the expermental and control groups

表3 2組大鼠反應時間及準確率的比較 Tab.3 Comparison of response time and correct rates of rats between the expermental and control groups

ES，effect size. ES= （mean of experimental group-mean of control group） / pooled SD. Below the same.

Date Response time （s） Correct rate （%）Control group Experimental group t P ES Control group Experimental group χ 2 P 1st day 44.00±14.82 39.57±13.87 0.32 ＞0.05 -0.31 6.67±2.52 16.67±1.58 50.00 ＜0.05 2nd day 59.77±33.75 40.47±17.43 0.95 ＞0.05 -0.82 6.33±2.52 14.67±2.17 34.78 ＜0.05 3rd day 47.06±14.69 36.60±7.04 1.07 ＞0.05 -1.06 7.00±2.65 16.00±1.52 40.50 ＜0.05

表4 2組大鼠神經遞質水平的比較 （，ng/mL） Tab.4 Comparison of neurotransmitters level of rats between the experimental and control groups （，ng/mL）

表4 2組大鼠神經遞質水平的比較 （，ng/mL） Tab.4 Comparison of neurotransmitters level of rats between the experimental and control groups （，ng/mL）

5-HT，5-hydroxytryptamine；5-HIAA，5-hydroxyindoleacetic acid；DOPAC，3，4-dehydroxyphenylacetic acid；NE，norepinephrine；EP，endorphin；HVA，homovanillic acid.

Neurotransmitters Control group Experimental group t P ES 5-HT 0.14±0.05 0.13±0.03 0.62 ＞0.05 -0.27 5-HIAA 44.80±9.33 60.32±7.96 -2.83 ＜0.05 1.82 DOPAC 0.85±0.33 1.03±0.45 -0.69 ＞0.05 0.45 NE 0.43±0.04 0.43±0.03 -0.15 ＞0.05 0.00 EP 0.70±0.21 0.49±0.34 0.95 ＞0.05 -0.74 HVA 0.81±0.29 0.71±0.31 0.48 ＞0.05 -0.33

表5 神經遞質水平與注意偏向的關系 （分組呈現） Tab.5 Correlations between neurotransmitters and attential biases

3 討論

研究發現，抑郁癥個體存在負性偏向。PECKHAM等［3］發現，抑郁癥患者與正常個體對負性刺激的選擇性注意存在偏向，且抑郁癥患者對負性刺激的注意偏向主要表現在解除困難方面，而非注意增強方面［4］。

抑郁癥個體的神經遞質 （包括5-HT及其代謝產物5-HIAAA、NE、DOPAC、EP、HVA等） 水平和變化模式與正常人不同［5-6］。5-HT是抑郁癥的生物化學基礎，它的缺乏會導致抑郁心境、自殘和自我批評；抑郁癥患者血清中的5-HT及其代謝產物5-HIAAA明顯低于正常人。5-HT再攝取抑制劑能夠提高5-HT水平，從而緩解抑郁癥狀。中樞神經系統NE不足可導致抑郁癥狀，積極情感資源耗竭，快樂、興趣、幸福感、精力、激情、自信和敏捷性降低。DOPAC是海馬和腦垂體中的神經遞質，對獎賞、注意力集中、動機、心理動作速度、及快樂體驗能力非常關鍵。NE和5-HT是相互影響的2種神經遞質系統。NE可通過α2受體抑制5-HT的釋放，通過α1 受體促進其釋放。5-HT通過5-HT2A和5-HT2C機制對NE進行影響。NE和5-HT通過共同投射到前額葉和海馬對認知和行為產生影響。5-HT和DOPAC系統也存在多種交互作用，5-HT的增加或減少會相應地導致DOPAC的增加或減少。刺激5-HT1A受體可以增加DOPAC的活躍度，刺激5-HT2A受體則會抑制DOPAC的功能。EP與獎賞有關，研究［7-8］發現EP失調也可能與抑郁癥有關。

為了推進對注意偏向的神經生物學基礎的理解，本研究利用大鼠抑郁癥模型，研究了神經遞質與抑郁癥個體注意偏向的關系。本研究所采用的CUMS大鼠抑郁癥造模原理是將動物長時間置于不可預見的、溫和的應激情境中，模擬人們在日常生活中經歷的慢性、低強度的應激事件環境。在抑郁癥模型的建立過程中，應激刺激的種類、強度和持續時間非常關鍵［10，12］。從體質量、進食和皮毛狀況幾個方面綜合判斷，本研究中實驗組大鼠全部出現了抑郁癥，抑郁癥模型造模成功，提示CUMS抑郁癥動物模型也適用于大鼠。

本研究發現，實驗組大鼠5-HIAA、DOPAC水平明顯高于對照組，5-HT、EP和HVA水平則明顯低于對照組，NE水平無顯著差別。本研究還發現，對照組大鼠的5-HIAA、DOPAC和HVA與反應時間及正確率都有顯著相關；實驗組大鼠則只有5-HIAA、DOPAC與反應時間及正確率顯著相關。DOPAC與注意偏向的相關模式與對照組一致；但5-HIAA與注意偏向的相關模式與對照組正好相反。這與戴琴［9］的研究結果不一致，原因可能與二者的研究對象及所使用的測試儀器有關。

本研究存在以下不足：（1） 樣本量小，這可能是研究結果差異不顯著或相關不顯著的重要原因；（2） 僅僅采集了大鼠海馬附近神經遞質，對其他區域則沒有進行采集。鑒于以上局限，未來的研究將進一步擴大樣本量與采集區域，以便更深入地探討神經遞質水平與注意偏向的關系。