创伤后应激障碍
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第六节 基于应激理论的创伤后应激障碍动物实验模型

一、慢性束缚应激模型
在众多动物模型中,束缚应激作为一种与人类心身性疾病的过程有相似性,同时与应激由急性转入慢性的发展趋势相似的非损伤性刺激,日益引起人们的关注,已成为应激研究领域中的热点之一。束缚使大鼠失去行动自由,造成身体的不适,很容易使动物产生厌恶情绪,由此而使杏仁核强烈激活,同时各种刺激信息大量涌入海马,从而出现海马的兴奋性氨基酸毒性损害。此类模型的共同特点是将动物置于无法避免的应激环境中,直接给予一种或多种刺激,诱发其心理应激反应。
1.建模方法
对身体进行束缚是最普遍应用的神经刺激类应激原。最简单可行固定的做法是用固定在木板上的软带子将四肢捆绑,常将头部也固定以防自伤及动物咬掉软带镣铐。束缚7天或21天,每天3小时,这种做法剥夺了动物的活动自由,是纯粹的挫折性应激。还有将动物放入空心圆筒中进行束缚的方法。圆筒周围制作足够多的透气孔,在圆筒的盖子中间打一孔以便让动物的尾巴露出。动物在桶内无法移动、翻身等。
后来人们依据各自的实验需要,对束缚进行了各种改进。如束缚加悬吊。选择20只雄性大鼠,2~2.5月龄,正常饮食,昼夜饲养48小时,实验前12~24小时禁食但不限水,随机分为正常组和应激组,每组10只。将应激组大鼠四肢用绷带分别固定在鼠板上,头朝下尾朝上悬挂,持续6小时后将正常组和应激组隔离放置6小时。
或将应激动物固定在不锈钢圆筒上。头部置筒内底部封闭的一侧,身体束缚固定于不锈钢圆筒的壁上,使动物处于束缚、禁饮食、避光状态并倒悬,四肢可动但不能逃脱。选择清洁级3月龄雌鼠,质量150~200g。动物房温度维持在22℃,相对湿度为50%。大鼠在实验室内饲料喂养1周后,将应激大鼠固定在不锈钢圆筒上。头部置筒内底部封闭的一侧。身体束缚固定于不锈钢圆筒的壁上,使大鼠处于束缚、禁饮食、避光并倒悬于1m高的支架上每天持续6小时。四肢可动但不能逃脱,分别连续应激处理3天和21天。非应激时与对照组一起正常饲养,如图8-13。
图8-13 慢性束缚应急模型
应激动物固定在不锈钢圆筒上,头部置筒内底部封闭的一侧,使动物处于束缚、禁饮食、避光状态并倒悬,四肢可动但不能逃脱
还有将束缚和浸水结合的方法。束缚-浸水应激模型的制备,先将大鼠置于安静的动物房内笼养,室温22℃,自然光照,自由进食、饮水,标准饲料喂养.适应l周后,进行实验。应激前禁食24小时,自由饮水.乙醚轻度麻醉后,应激组大鼠被束缚四肢于木板或铁丝网上,限制动物的自由活动,即单纯束缚应激。待其清醒后,分别“立位”浸于21℃冷水中,水位与胸骨剑突齐平。所有的应激在上午8:00~12:00完成,以减少应激反应的昼夜节律变化。因此,束缚-浸水应激实际是一种强度较大的复合应激。固定加复合强刺激方法属于持续恶性心理应激,能有效建立持久、反复应激所致恐惧性、无助的心理合并智力障碍的动物模型。
束缚应激的实施时间每天持续2~12小时不等,总实施天数有3~21天,可根据实验需要具体决定。
2.观测指标
结果显示正常组无变化,应激组模型大鼠均出现胃溃疡,同时血清中NE、DA、间脑NE含量明显升高,血清、间脑、小脑、5-HT含量明显降低。束缚大鼠模型在实验结束后进行旷场实验,其水平移动和垂直移动得分均低于对照组,表现出抑郁、反应迟缓等创伤后应激障碍样症状。
3.模型分析
束缚应激模型是推进应激机制研究的有力工具,应具备与人类疾病的相似性、可重复性及程度的可量化,作为非损伤性刺激更接近于人的心理应激,可重复性也比较好。但是由于方法各异,造模工具不统一,所以很难在不同方法之间建立沟通的桥梁,量化确定不同造模方法的应激强度,难以把握模型的具体程度和分期。尤其是在筛选模型时,各家选用的指标不同,客观上造成对模型评价的不统一。这些都妨碍了不同慢性束缚应激模型的综合评价,以及不同模型之间的比较与交流。需要提出能够统一不同模型的标准应激量单位,确定基于不同检测指标特色的模型综合评价体系。束缚制动可以制造较为纯粹的挫折应激,属于慢性激怒应激反应。此类模型的躯体应激因素较小,能够较好的突出心理或情绪因素。有资料表明慢性束缚应激大鼠血浆和下丘脑DA、5-HT含量明显降低,血浆NE、E含量明显升高。
二、电击模型
电击模型是目前创伤后应激障碍研究中使用最为广泛的动物模型,根据实验对象的不同,不同的实验室采用不同的电击强度和电击时间。
1.建模方法
(1)Rau等制备小鼠创伤后应激障碍模型时,首先将8周龄小鼠置于25℃环境中,每5只小鼠放在一个笼子里面,昼夜随意饮食,并且让小鼠在该环境中适应5天以上。随后对小鼠两侧足底进行0.8mA的电刺激,持续时间10秒,连续进行2天。此后的5天内每天给予1次刺激作为强化阶段,再随后每周给予1次条件提醒直至3周结束。训练结束后对小鼠进行运动活动检测、穿梭箱检测和高架迷宫实验测试。
(2)Siegmund等建立具有创伤后应激障碍核心特征模型小鼠的电击方法。首先将成年小鼠置于25℃环境中,并让小鼠在环境中至少适应5天。实验在09:30~17:30进行。将小鼠放入电击箱内,3分钟后通过电击箱的金属网格对小鼠足底进行令小鼠厌恶的电刺激(1.8mA,持续时间2秒),电击后让小鼠在电击箱内停留60秒后再回到原来的生活环境。28天后将小鼠再次放置于电击箱内3分钟,但不给予电击,随后通过强迫游泳等行为学检测小鼠的行为改变。
(3)Sawamura等的实验对模型的建立进行了一定改进,采用幽闭+电击的方法:将大鼠置于密闭不透光的穿梭箱中,穿梭箱下部为间距1cm可通过电流的不锈钢栅栏,箱体由左右两个20cm×20cm×30cm的部分组成,中间有一隔板,隔板上的通道可根据需要保持开放或关闭。箱内安装传感器,监测大鼠的运动轨迹和所处位置。实验开始时,关闭隔板,使大鼠处于无法逃避足部受到持续电流刺激的状态,刺激电流强度0.8mA,刺激间隔随机,30分钟内给予大鼠60次电击,每次持续时间10秒。14天后在给予大鼠足底80次不可逃避电击,强度0.8mA,持续时间10秒,以检测大鼠的适应行为、运动行为和逃避行为的变化。
(4)王禾等的束缚+电击创伤后应激障碍动物实验模型中,大鼠置于密闭不透光小盒子中,盒子下部为可通过电流的不锈钢栅栏,大鼠处于无法逃避足部受到持续电流刺激的状态,刺激电流强度8mA,刺激时间10秒,刺激间隔随机,每次刺激30分钟。上下午各1次,间隔不少于4小时。实验持续3天。
2.观测指标
Rau模型中该电击过程诱导小鼠出现长时间的行为缺陷,如僵立行为增加,逃避伤害潜伏期增长和焦虑水平提高,而且该症状可持续4周。Siegmund模型中小鼠出现僵立等创伤后应激障碍样症状。29天后将上述处理的小鼠置于一个新的环境中,经过3分钟适应后给予80dB、90kHz的中性声音刺激3分钟,检测小鼠的行为学改变。结果显示小鼠存在情感迟钝和回避社交等抑郁相关的行为学改变。Sawamura模型中大鼠总体运动量呈现两极化,大部分减少,少部分增加。进入陌生环境后,大鼠短期内运动行为以紧张和逃避为主,同时记忆能力受损严重。王禾等的模型中大鼠在活动受限、密闭不透光的小纸盒内出现焦躁不安的情况,同时给予随机间隔的电刺激,大鼠出现撕咬、凄叫等行为学表现。反复进行上述应激刺激,可以在较短时间内制备与正常对照组相比行为学改变比较显著的大鼠创伤后应激障碍实验动物模型。
3.模型分析
本模型实验条件下的创伤后应激障碍动物具有条件反射性恐惧的心理特征,能反映机体对创伤相关事件的反应。同时中性声音刺激显示该模型动物具有敏感性恐惧及过度觉醒的心理特征,可模拟对潜在危险刺激的防御反应。大鼠模型出现学习记忆能力减退和逃避等创伤后应激障碍症状,较好的反映了临床创伤后应激障碍的回避性行为。该模型在不同刺激条件下分别模拟了创伤后应激障碍的创伤事件再体验和过度觉醒的典型临床症状,可用于研究恐惧易感性的生物学关系,以及条件反射性恐惧和致敏性恐惧在创伤后应激障碍形成以及维持中的影响和相互关系。王禾等发现8mA作为刺激电流,较一般刺激电流效果明显,可以造成实验大鼠的痛苦不安,但又未达到伤害实验动物躯体的程度。此外,刺激间隔随机化可以预防实验动物对下一次的伤害刺激产生心理准备,此举可以加大实验动物的惊恐程度,这与创伤后应激障碍临床发生有类似之处。
此外,也有用电击或电击结合闪光、噪声等信号作为条件刺激,使应激心理成分大大增加,易化动物的心理反应。心理上的改变进一步影响生理功能,引起以交感神经肾上腺系统为中心的一系列反应。有较多的文献报道证实:应激对照组与心理应激组受到的躯体刺激相同,但后者无法根据光信号预见电刺激,因此较前者更紧张,心理应激程度更高。有研究表明,心理应激组大鼠下丘脑室周核生长抑素mRNA阳性神经元的数量明显多于躯体应激组,其表达程度也明显强于躯体应激组。
三、钢珠标准致伤模型
1.建模方法
选择成年健康家犬16只,雌雄不限,体重10.5~14.0kg。创伤前随机分为对照组(4只),低速组(6只),高速组(6只)。首先通过3%戊巴比妥钠静脉麻醉。然后1.03g铜珠室内靶道致伤,低速组和高速组的撞击速度分别为625m/s,1368m/s。瞄准点在犬双后肢大腿肌肉丰满处,尽量避免伤及股骨、大血管及神经干。伤后局部加压包扎止血。
2.观测指标
犬类产生创伤性反应性、精神异常等CNS反应现象。
3.模型分析
此模型创伤效应较稳定,两种致伤速度产生两种不同强度的应激模型,以次探索创伤后应激障碍早期CNS应激损伤的某些内在联系及病理生理基础。