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抑郁模型行为绝望的评估范式:强迫游泳和悬尾实验

作者:脑声常谈发布时间:2024-09-06

大鼠和小鼠抑郁行为检测方法是基于兴趣缺失、心境低落、绝望和无价值感为主要特征而设计的。抑郁症发病机制复杂,临床症状多样,根据人类抑郁症的核心症状:兴趣缺失、心境低落、绝望和无价值感为特征,科学家设计并建立了多种用于检测动物的抑郁样行为改变的大小鼠行为实验方法,主要包括糖水偏爱实验(评价快感缺失)、新奇环境摄食抑制、新奇物体探索(兴趣缺乏)、旷场(活动度减少)、强迫游泳、悬尾和学习无助实验(绝望行为)等。研究抑郁行为改变时,应至少采取上述抑郁行为实验方法中的2种,每种实验方法应重复1次,且全部行为检测方法中,应都呈现同向性改变或至少1次应表现出统计学上的显著性差异;

强迫游泳实验(forced swim test)

Porsolt等先后于1977年和1978年建立强迫游泳实验的方法。其原理主要是让动物被迫在一个局限且无法逃脱的空间游泳,由于啮齿类动物先天对水的厌恶,它们在水中会拼命挣扎游动,并试图逃离水环境,一段时间后,发现逃离无望时动物停止挣扎表现出“行为绝望”状态(漂浮不动状态)。大、小鼠强迫游泳实验以游泳的不动时间为主要指标检测动物的绝望行为,是抗抑郁药物初筛以及检测模型动物是否出现“抑郁样”行为的常用检测实验。强迫游泳实验将小鼠单独放入水深为15cm的容器中,使小鼠不能通过用脚触摸底部来支撑自己,每次试验均换水。实验共观察6min,记录后4min内小鼠累计不动时间。

实验方法

(1)实验前调节测试箱内水温,水温应为23~25℃。水深应根据动物体重进行调整,动物尾巴与测试箱底面保持一定距离。(2)如同时进行多只动物实验,每两只动物间应用不透明挡板隔开。(3)大鼠强迫游泳实验,应在实验前1d预游,24h后进行强迫游泳实验。记录5min内动物的不动时间、游泳时间及攀爬时间。(4)小鼠强迫游泳实验,应在检测当天进行,小鼠游泳时间应为6min,记录后4min的游泳时间、不动时间及攀爬时间。

评价指标

评价指标应采用动物不动、攀爬、游泳三类动作的时间及次数进行判定。(1)不动(immobility):动物在水中停止挣扎,呈漂浮状态,仅有轻微的肢体运动以保持头部浮在水面。不动时间越长表明抑郁程度越重。正常小鼠不动时间在检测时间的40%~80%内;正常大鼠不动时间在检测时间的30%~70%内;抑郁行为判断标准:不动时间与对照组相比显著性增加。(2)游泳(swimming):动物进行流畅、协调的运动,动物四肢始终在水面以下。游泳时间和游泳距离越少,表明抑郁程度越重。(3)攀爬(climbing):动物四肢强有力伸出水面,并沿测试箱壁做剧烈的上下动作。5min检测期内,SD大鼠攀爬时间60~130s。攀爬时间越少,表明动物抑郁程度越重。

悬尾实验(tail suspension test)

1985年,Steru等建立悬尾实验方法,其原理主要是:将小鼠尾巴悬挂,小鼠头部向下成倒悬体位,刚开始小鼠会剧烈挣扎试图逃脱这一不适的状态,但挣扎一段时间后发现逃跑无望会表现出不动状态,也被认为是一种“绝望”状态。悬尾实验以悬尾小鼠的不动时间为指标检测动物的绝望行为,是抗抑郁药物初筛以及检测模型动物是否出现“抑郁样”行为的常用检测实验。

实验方法

悬尾实验多采用小鼠,其操作方法如下:悬尾实验在50cm×50cm×60cm的实验箱中,利用医用胶带将小鼠固定并悬挂于悬尾支架上(距尾尖1cm),小鼠头部向下(距箱底30cm)。(1)实验开始前,动物尾部悬吊使小鼠呈倒悬体位,头部应与悬尾箱底面保持一定距离。(2)如同时进行多只动物实验时,每两只动物间应用不透明挡板隔开。(3)记录检测期动物的不动时间。(4)实验时间应为6min,记录后4min内动物的不动时间。

评价指标

用不动、运动挣扎二类动作行为的时间进行判定。(1)不动:动物停止挣扎,身体保持垂直倒悬状态,静止不动。动物的在悬尾实验中的不动时间越长表明抑郁程度越重。空白对照组c57小鼠不动时间较长,均值多大于100s;空白对照组ICR小鼠不动时间均值多小于100s;抑郁行为判断标准:不动时间与对照组相比有显著性增加(P<0.05)。(2)运动挣扎:动物有明显可见的挣扎运动。运动挣扎时间越短,表明抑郁程度越重。

VisuTrack动物行为分析专家,上海欣软

总结

强迫游泳测试和悬尾测试是两种常用的抗抑郁效果评估方法,都是评价抑郁造模后行为绝望表型的重要行为范式。表面上看起来相似,实际上它们在实验设计、操作细节以及结果解读等方面都存在诸多差异。都是将小鼠置于一种不可避免的但中等压力的环境中。然而,TST在评估药物抗抑郁效果方面,被公认为是最佳的验证测试之一。同时,它也被广泛应用于评估环境、神经生物学和遗传操作对小鼠行为的影响。

与FST相比,TST中小鼠并不会因为浸入水中而面临体温过低的风险。这就避免了由于体温过低暴露可能引起的任何混淆效应,尤其是在研究那些目标基因参与体温调节过程的动物时;且TST实验相对于FST更方便,省去很多准备工作,需要注意的是将小鼠尾巴用医用胶带粘紧防止实验过程逃脱。

事实上,TST作为一种急性应激源,会在动物中引起高热反应,这是FST所不具备的特点。在FST中,动物会迅速进行主动逃跑行为,并且通常仅在测试的第三分钟才开始出现不动状态。而在TST中,动物可以更快地变得不动,但它们无法像在FST中那样长时间保持不动状态。因此,在TST中,需要在整个测试期间持续计算不动分数,以更准确地评估动物的行为变化。

品系差异在影响测试结果方面可能发挥着重要作用;使用C57BL/6小鼠进行两种测试时,基线不动水平却是相似的。然而NIH-Swiss品系的小鼠在TST中的不动水平比在FST中少七倍。


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