抑郁症的动物模型
PARP14在3种抑郁症模型小鼠海马区的表达升高及其与神经炎性反应的关系
基础医学与临床Basic&Clinical MedicineMay2021 Vol.41No.52021年5月第41卷第5期文章编号：1001-6325(2021)05-0641-07研究论文PARP14在3种抑郁症模型小鼠海马区的表达升高及其与神经炎性反应的关系李辰，修建波，许琪*(中国医学科学院基础医学研究所北京协和医学院基础学院生物化学与分子生物学系医学分子生物学国家重点实验室，北京100005)摘要：目的探究ADP核糖聚合酶14(PARP14)与抑郁症是否相关及其是否影响小胶质细胞的炎性反应。
方法构建抑郁症小鼠模型，通过实时定量PCR和Western blot对比了慢性束缚(CRS)模型、慢性不可预知压力(CUMS)模型和脂多糖(LPS)模型,3种抑郁症模型小鼠抑郁症相关脑区中相比于对照组PARP14的蛋白及mRNA表达水平变化。
而后在永生化小胶质细胞系BV2中检测其敲低及过表达Pa°Z4后对炎性反应的影响。
结果在3种抑郁症模型小鼠海马区均观察到了PARP4表达水平相较于对照组的升高(P<0.05),且在CRS模型组中观察到PARP14表达水平与组织中炎性反应因子的表达水平相关(P<0.05)。
LPS刺激小鼠永生化小胶质细胞系BV2后PARP14表达水平也随之升高(P<0.05)；同时过表达PARP14后的BV2细胞响应LPS刺激表达更多促炎性细胞因子(P<0.01),而敲低Parpl4或使用PARP14抑制剂处理后表现与其相反(P<0.05)。
结论抑郁模型小鼠海马区PARP14表达水平升高，这可能加剧小胶质细胞响应LPS的炎性反应,从而促使神经炎性反应水平升高。
关键词:重度抑郁症;ADP核糖聚合酶14(PARP14)；神经炎性反应;小胶质细胞中图分类号:R338.2文献标志码:APARP14is increased in the hippocampus of three mousedepression models and its relationship with neuroinflammationU Chen,XIU Jian-bo,XU Qi*(State Key Laboratory of Medical Molecular Biology,Department of Molecular Biology and Biochemistry,Institute of Basic Medical Science CAMS,School of Basic Medicine PUMC,Beijing100005,China)Abstract:Objective To explore whether ADP ribose polymerase14(PARP14)is related to depression and does it affect the inflammatory response of microglia.Methods Three kinds of mouse depression model were established to find potential relationship between the expression level of PARP14and the change in depression-related brain areas including chronic restraint(CRS)model,chronic unpredictable mild stress(CUMS)model,lipopolysaccharide (LPS)model.Then the effect of Parpl4over-expression and knockdown on inflammatory response was examined in immortalized microglia cell line BV2.Results The expression of PARP14increased in the hippocampal tissues收稿日期：2021-01-22修回日期:2021-03-20基金项目：国家自然科学基金(81625008,81930104,31970952)；国家重点研发计划(2016YFC1306700,2020YFA0804502)；北京市科技计划(Z181100001518001)；中国医学科学院创新工程项目(2016-I2M亠004)；广东省重点领域研发计划(2018B030334001)*通信作者(coiresponding author):xuqi@642基础医学与临床Basic&Clinical Medicine2021.41(5) of all three kinds of depression models,and the expression of PARP14in the CRS model group was correlated with the expression level of inflammatory response factors in the tissues.The expression level of PARP14also increased after stimulation of mouse immortalized microglia cell line BV2by LPS.At the same time,BV2cells with over-ex-pression of PARP14expressed more pro-inflammatory cytokines as a response to LPS stimulation,while those with knockdown Parpl4or treatment with PARP14inhibitor showed the opposite results.Conclusions This study shows that the expression level of PARP14in the hippocampus of depression model mice increased?which may enhance the level of neuroinflammation and aggravate depression-like phenotype by exacerbating the:PS induced inflammatory response of microglia cells・Key words:major depressive disorder；poly ADP-ribose polymerase14(PARP14)；neuroinflammation；microglia抑郁症(depressive disorder)是一种发病时表现为情绪低落、兴趣减退和愉悦感丧失等症状的精神疾病⑴。
抑郁症动物模型的研究进展
高 中枢 Ｎ Ａ和／ ５一Ｈ Ｔ功能 。５一羟 色胺 酸 （ ５一ｈｄｏｙｒ ｔ ｙ ｒ ｔ ｐｏ ｘ ｙ —
ｐａ ， ｈｎ ５一Ｈ Ｐ 是 ５一 Ｔ 的前 体 物 ， 予 Ｍ Ｏ ｓ 抑 制 代 谢 ， Ｔ） Ｈ 给 Ａ Ｉ可 再 给 予 抗 抑 郁 药 就 可 增 强 其 典 型 的 症 状 — — 甩 头 行 为 Ｊ ９ ５ 。１７
一
后， 将其放在可 以逃避刺激 的环境 ， 再进 行该刺激 ， 却呈 现 出逃 避行 为欠缺 现象 ， 同时还伴 随体 重 下降 ， 食欲 减退 ， 动减 少 ， 运
攻 击性 降低 等 。获 得 性 无 助 模 型 的 预 测 性 和 结 构 性 效 度 是
基 于以下两个一 直在 引起争 论 的假设 ， 第一 ： 当动物 暴露 于无 法控制 的应 激时会变得无助 ， 但实验 动物也可 学会有 意的休动
提 出了该模型 。其对 Ｃ Ｓ模型作 了两方面改动 ， Ｕ 一是使应激 刺
激 强度 明 显 温 和 ， 是 以 快 感 缺 失 的 测 定 作 为 模 型 成 功 的 关 二 键 。其 理论 依据 与 人 类 抑 郁症 中 长 期 的 慢 性 、 水 平 应 缴 导 致 低 抑 郁症 发 生 及 发 展 的 机 制 更 接 近 。 在 Ｃ Ｍ Ｕ Ｓ中 ， 激 刺 激 的 多 应
而 ， 今 没 有 证 据 表 明 抑 郁 症 患 者 的 临 床 症 状 ， 抑 郁 和 绝 望 至 如 等 是 由 于 习得 性 无 助 这 一 心 理 过 程 所 导 致 的 。 正 是 这 两 点 严 重 地 削弱 了该 动 物 模 型 的结 构 效 度 。 但 该 模 型 具 有 良好 的 药
处理 的动 物 会 出现 上 睑下 垂 （ ｔ ｉ） 低 体 温 （ ｙｏ ｅｍａ 及 运 ｐｏ ｓ 、 ｓ ｈ ｐｔ ｒ ｉ） ｈ 动 不 能 （ ｋ ｅｉ） 。Ｋ ｔ ａｉ ｓ Ｊ ａ ｎ ａ ｏ等 研 究则 显 示 单 胺 氧 化 酶 抑 制 剂 （ Ａ Ｉ） 小 剂 量 即 可 有效 拮 抗 ３种 症 状 的 改 变 ； 环 类 小 剂 Ｍ Ｏｓ在 三
慢性口服糖皮质激素制备大鼠抑郁症模型
慢性口服糖皮质激素制备大鼠抑郁症模型目的：通过慢性口服糖皮质激素制备大鼠抑郁模型，为抑郁症的研究提供有效的动物模型。
方法：选取成年SD大鼠，随机分为对照组、高剂量组和低剂量组，自由进食饮水。
对照组口服2.4%乙醇溶液，高剂量组（H组）和低剂量组（L组）分别口服皮质酮溶液。
前14 d皮质酮浓度分别为100、25 μg/mL，第15天将其浓度降为起始浓度的50%，口服3 d，第18天将其浓度再次降为起始浓度的25%，口服4 d，共21 d。
ELISA测定大鼠每周血清中糖皮质激素水平。
观察大鼠在强迫游泳，高架十字迷宫和糖水偏爱实验中的各项指标，并评价抑郁模型的效果。
结果：ELISA结果显示，口服皮质酮可以增加大鼠血清中激素浓度。
给药后，实验组在强迫游泳中的漂浮時间均较给药前增加，在高架十字迷宫闭臂所待时间延长，在开臂的时间缩短，糖水偏爱度降低。
结论：口服给予糖皮质激素可以制备理想的大鼠抑郁模型，操作简便，适合抑郁症的实验研究。
标签：抑郁症；糖皮质激素；动物模型；行为学观察；大鼠抑郁症（major depressive disorder，MDD）是一种高发病率、高复发率和高自杀率的情感障碍性精神疾病[1]。
该病患者主要表现为情绪低落、快感缺失、睡眠紊乱、注意力无法集中等症状。
抑郁症严重困扰患者的生活和工作，给患者家庭和社会带来极大负担[2]。
研究表明，约15%的抑郁症患者死于自杀。
世界卫生组织、世界银行和哈佛大学的一项联合研究表明，抑郁症已经成为中国疾病负担的第二大病[2]，抑郁症的治疗非常重要。
目前抑郁症的治疗主要是药物治疗、心理治疗及物理治疗等[3-4]，但抑郁症患者的预后并不乐观，复发率较高[5]。
因此，需要加大对抑郁症病因及机制的研究力度。
研究抑郁症的动物模型有很多，包括嗅球切除模型、强迫游泳、悬尾、习得性无助、行为绝望和慢性温和不可预知性应激[6-7]，但是很多模型不能很好地模拟临床抑郁症患者的表现。
抑郁症动物模型的研究进展
现 小 鼠 体 温 明 显 下 降 ］ 。 腹 腔 注 射 利 血 平 造 模 不 仅 模 仿 了 抑
郁患者的临床表现 ， 更 模 拟 了抑 郁 患 者 脑 内 单 胺 类 递 质 系 统 功
能降低的病理机制 ； 不 仅在 宏观上 模仿 了抑郁患 者行 为减少 、 兴趣缺乏的行为 ， 更 在 微 观 上 模 仿 了 抑 郁 患 者 肾上 腺 素 、 ５ 一 羟
量 依 旧均 出现 了 明 显 下 滑 ｌ ６ ］ 。这 表 明 慢 性 不 可 预 知 刺 激 动 物
正中缝两侧旁 开 ２ ａｍ 的 交 点 处 ， ｒ 用 电动 磨 钻 将 颅 骨 钻 两 个 直
径 ２ ｍｍ 的 小 孔 ， 用 探 针 搅 动破 坏 嗅球 后 ， 用 真 空泵 将 破 坏 的 嗅 球组织 吸出并止血＿ 。实 验 表 明 ， １ 经 过 嗅球 切 除 的大 鼠 ， 首 先 短时间内体重出现了 明显下 降； 其次， 嗅 球 切 除 的 大 鼠 在 开 场 实验中表现出明显的活动性增强现象 ， 这 就 印 证 了 嗅球 切 除 模 型 引起 的行 为 学 改 变 与激 越性 抑郁 症 相 似 的结 论 。 同 时 ， 在 蔗
【 文 章编 号１ １ ０ ０ ０ — ７ ３ ７ ７ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ ２ ３ ５ — ０ ２
过， 小 鼠强 迫 游 泳 实 验 与 小 鼠悬 尾 实 验 仍 然 由于 其 简 便 、 易行 、
稳定 、 可 靠 的优 点 被 广 泛 使 用 。
３ 利血 平 实 验 利 血 乎 作 为 一 种 降 压 药 ， 然 而 当 其 被 大
卫生组 织在 ２ ０ ０ １年 的 报 告 ， 抑 郁 症 的 患 者 全 球 己达 到 一 亿 两
2种抑郁症大鼠模型的比较
Ｓ ｒ ｕ— ｗ ｅ 大鼠 由浙江省动物实验 中心提 ｐａ ｅ ａ ｌ ｇ ｄ ｙ 供（ 许可证号 Ｓ Ｘ Ｃ Ｋ浙 ２ ０ —０ ， ￣ ７ 饲养 ０３０ ０）１０ ２０ ， １ ８ ｇ 于标准环境内（ 室温（ ± ） ，２ 黑，２ 白， ： ２ ２ ｏ １ ２ Ｃ ｈ １ ８ ０ ｈ ０
１ 强 迫游 泳 实验（ Ｓ ） － ３ Ｆ Ｔ
的慢性刺激后， 大鼠的不动时间明显延长， 与刺激
前相比具有显著性差异（＜ ．１ 大鼠的上窜时间 Ｐ０ ） ０；
明显缩短（＜ ． ） 表现出明显的抑郁样行为． Ｊ０ １ ｐ ０，
与盐水对 照组相 比较 ， 氯米帕明处理组大鼠
的不 动 时 间明 显增 加 （＜ ．１，上窜 时 间明 显减 少 Ｊ０ ） ｐ ０
开灯 型 制 备 ． ２
罪恶感和 自杀倾向， 在动物身上不能模拟 出来． 但 是动物模型还 是可以重现抑郁患者的很多基本生
建立 ２ 种忧郁症大鼠模型：１ （ 据文献【 确立慢 ） １ 】 性刺激： 每天随机给予大鼠电击足底 、 禁食 、冰水
收稿 日期 ：２０ ．００ ． ０ ８１—３ 宁波 大学 学报 （ 工 版 ）网址 ：ｔ ：３ｂｎ ｕ ｄ ． 理 ｉｐ／ ｆｔ ／ ｘ ． ． ｕｃ ｂｅ ｎ 基金 项 目：浙江 省实 验动 物科 技计 划 （ ０ ７８ ．７ ２０ Ｆ ０） ）． １ 第一 作者 ：尹维 刚 （１５ ） ６一 ，男，黑龙 江五 常 人， 授 ，主要研 究 方向 ：神经 生物 学 ． — ｉ ｙｎ ｉａｇ ｂ ． ｕ ｎ ９ 教 Ｅｍａｌ ｉ ｇｎ ＠ｎ ｕ ｄ． ： ｗｅ ｅ ｃ
理学和行为学的反应． 本实验比较 ２ 种抑郁症大鼠
小鼠抗抑郁实验报告
一、实验背景抑郁症是一种常见的精神疾病，严重影响患者的身心健康。
近年来，抑郁症的发病率逐年上升，已成为全球性的公共卫生问题。
为了研究抑郁症的发病机制，寻找有效的治疗方法，本研究采用小鼠作为实验动物，通过建立小鼠抑郁模型，探讨不同抗抑郁药物的治疗效果。
二、实验材料与方法1. 实验动物：选取健康、体重相近的雄性C57BL/6小鼠，随机分为5组，每组10只。
2. 实验药物：氟西汀（氟伏沙明）、阿米替林、曲唑酮、米氮平、安慰剂。
3. 实验方法：（1）建立抑郁模型：采用慢性不可预测应激（CUMS）方法，将小鼠置于不同应激环境中，持续4周，以模拟人类抑郁症的慢性病程。
（2）实验分组：将小鼠随机分为5组，分别为氟西汀组、阿米替林组、曲唑酮组、米氮平组和安慰剂组。
（3）药物干预：从第5周开始，每组小鼠分别给予相应药物（氟西汀、阿米替林、曲唑酮、米氮平）或安慰剂，连续给药4周。
（4）行为学评估：采用悬尾实验、强迫游泳实验和糖水偏好实验，评估小鼠的抑郁样行为。
（5）组织学检测：取小鼠脑组织，进行苏木精-伊红（H&E）染色，观察神经元形态学变化。
（6）生化指标检测：取小鼠血清，检测皮质醇、神经生长因子（NGF）和脑源性神经营养因子（BDNF）水平。
三、实验结果1. 行为学评估（1）悬尾实验：与安慰剂组相比，氟西汀组、阿米替林组、曲唑酮组和米氮平组小鼠的悬尾时间明显缩短（P<0.05），表明这些药物对抑郁样行为有显著改善作用。
（2）强迫游泳实验：与安慰剂组相比，氟西汀组、阿米替林组、曲唑酮组和米氮平组小鼠的游泳不动时间明显缩短（P<0.05），表明这些药物对抑郁样行为有显著改善作用。
（3）糖水偏好实验：与安慰剂组相比，氟西汀组、阿米替林组、曲唑酮组和米氮平组小鼠的糖水消耗量明显增加（P<0.05），表明这些药物对抑郁样行为有显著改善作用。
2. 组织学检测与安慰剂组相比，氟西汀组、阿米替林组、曲唑酮组和米氮平组小鼠脑组织中的神经元形态学无明显变化。
大鼠抑郁症模型的建立与评价
组别
n
空白组
20
模型组
20
注：与空白组相比，* P < 0. 05
第0 周 221. 5 ± 13. 7 224. 2 ± 10. 5
第1 周 226. 2 ± 14. 5 217. 2 ± 10. 2
第2 周 231. 4 ± 17. 4 209. 3 ± 12. 1*
第3 周 241. 5 ± 18. 4 200. 3 ± 10. 3*
表 2 两组大鼠 Open-field 法行为测定垂直运动结果比较（ 珔x ± s） （ 单位：次 /3min）
组别
n
空白组
20
模型组
20
第0 周 12. 5 ± 2. 3 12. 6 ± 2. 3
注：与空白组相比，* P < 0. 05 ，# P < 0. 01 .
第1 周 14. 2 ± 3. 3 10. 4 ± 1. 5*
表 1 两组大鼠 Open-field 法行为测定水平运动比较（ 珔x ± s） （ 单位：次 /3min）
组别
n
第0 周
空白组
20
70. 3 ± 11. 6
模型组
20
71. 3 ± 12. 7
注：与空白组相比，* P < 0. 05 ，# P < 0. 01.
第1 周 72. 2 ± 12. 3 63. 2 ± 10. 5*
1 材料和方法
1. 1 实验动物分组 健康成年 SD 大鼠 40 只，重 量 190g ± 20g，由 第
二军医大学实验动物中 心［SCXK （ 沪 ） 2007 － 0003 ］ 提供，置于 SPF 系统内［SYXK（ 沪） 2007 － 0003 ］，适 应性喂养 1 w。大鼠随机 分 为 空 白 对 照 组、模 型 组。 空白对照组 20 只，5 只 / 笼，雌 雄 各 半。 不 予 任 何 刺 激，自由 摄 食 和 饮 水，正 常 饲 养。 模 型 组 20 只，5 只 / 笼，雌雄各半。 1. 2 造模
lps抑郁模型原理
抑郁模型是指用来研究和理解抑郁症的模型。
LPS（Learned Helplessness Paradigm）抑郁模型是其中一种经典的实验模型，它通过动物实验来探索抑郁症的产生和发展机制。
LPS抑郁模型的原理主要基于“学习无助”的概念。
学习无助是一种被描述为无法对环境中的负面刺激做出适当反应的心理状态。
在这种实验模型中，在动物实验中经历一系列无法控制的刺激或无法逃避的负面事件后，动物会表现出类似抑郁症的行为表现，例如缺乏活力、社交退缩、食欲不振等。
LPS实验模型的基本原理是通过让动物体验到无法控制的刺激或负面事件后观察到的行为改变，以模拟抑郁症的症状。
这种模型主要用于研究抑郁症的病理生理机制和寻找潜在的治疗方法。
通过观察实验动物在不同治疗条件下的行为表现，可以评估不同药物或干预手段对抑郁症的效果。
需要注意的是，LPS抑郁模型只是抑郁症研究中的一种实验模型，在实际的临床诊断和治疗中仍需综合考虑多种因素，包括环境、心理和生物等多个维度。
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负性记忆假说
• 不仅是抑郁症，创伤后应激综合症、强迫症和毒品成瘾均 可能是记忆疾病
• 抑郁症是负性情绪记忆；创伤后应激综合症是负性事件记 忆；强迫症是负性程序记忆；毒品成瘾是正-负性情绪、事 件记忆、习惯化记忆等
• 这些疾病都涉及了杏仁核、海马、应激等
• 如何利用抑郁症动物模型研究记忆的遗忘机理：永久性记 忆，在提取或再先后需要再巩固，此时永久性记忆变的脆 弱，或容易被修改，或被强化。
推论
• 功能(LTP/LTD)和结构(新突触的形成等)的可 塑性受损导致持续的功能紊乱
• NMDA/AMPA受体起关键作用
抑郁症的机理
• 5-HT和NE系统功能低下，有效的药物治疗是受体 激动剂、单氨类氧化酶抑制剂、单氨类再吸收转 运体抑制剂
• 单氨类再吸收转运体抑制剂还能增强海马内神经 细凋亡
• 应激对海马的影响受杏仁核调控；抑郁症病人杏 仁核活动增高，海马活动降低
• 所有抗抑郁症药物均能增强延迟奖励的能力，该 模型在新药研发中成功率高于强迫游泳，但也不 理想。也是临床前新药主要药效学的必须指标
慢性弱应激模型
• 高台应激 • 噪音应激 • 拥挤应激 • 母婴隔离/产前应激 • 旁观应激
Developmental Model of Psychopathology
抑郁症的自评
1. 赖散 • 生活无规律、不修边幅 2. 迟钝 • 思维、记忆和注意等不如从前 3. 判诺两人 • 老顽固的性格，依然如故 4. 消沉 • 情绪低落，负疚 5. 焦虑/绝望 • 导致失眠或多睡，也许自杀念头
国家标准的新药研究模型
• 强迫游泳 • 72s DRL
强迫游泳
• 强迫游泳(forced swim)原理：大鼠求生动机的驱 使，在水中挣扎企图逃出水池。但是通过努力后 却无法逃生。最后产生的绝望行为指标—不再挣 扎！
抑郁症动物模型
徐林 中国科学院昆明动物研究所
学习记忆实验室
重大疾病模型与生物资源利用重点实验室
应激与各脑区的功能
存在问题
• 新药研发中，抑郁症动物模型的主要药效学和药 理学是临床前必要的指标
• 新药的临床试验成功率低，非人灵长类抑郁症模 型成为各大制药企业关注的焦点
• 如何建立动物模型，更好地模拟人类抑郁症的各 种特点是研究抑郁症机理的重要基础
• 是一种习得性绝望动物模型，几乎所有的抗抑郁 症药物能减少绝望行为的指标
• 进入临床试验的药物需要在该模型中有效(主要药 效学指标)。但在该模型中有效的药物，并不保证 在人类有效
72s DRL
• 72s DRL又称为奖励延迟，原理：大鼠见到灯光亮 后，压杆能得到饮水奖励，但是必须学会见到灯 光后等待0、16、32、72 s后，再去压杆才能得到 奖励。否则将再次开始。在0 s时动物的正确率会 高达100%，随着延迟的增长，到72 s时，正确率 将降低到60-70%。利用正确率判断动物在延迟奖 励中的赖心程度
6
2 4-5 6-7 12 14
21
MOS
0
Autism
Schizoid Reactive Attachment Separation Anxiety
ODD Tourettes Conduct PDD Disorder Mental
ODD ADHD Separation
Conduct Disorder
Retardation Anxiety
Anxiety Overanxious
Eating
Eating
Disorder
Disorder
Schizophrenia Identity
Depression Disorder
慢性弱应激的优点
• 人类抑郁症发病具有年龄依赖性，发育假说 • 遗传特性有，但并不高 • 慢性应激，不可逃避的心理应激