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抑郁症动物模型行为评估有哪些?抑郁症小鼠行为实验方案

在建立抑郁症动物模型后,行为变化是一种重要的评价指标。在临床上,抑郁症患者主要表现出核心症状(如快感缺失和情绪低落)以及其他症状(睡眠障碍、体重或食欲发生变化),同时可能伴随焦虑、社交回避等。科学家们已经设计了各种行为学实验来评估动物模型的抑郁样行为。

 

抑郁症表型研究方案

图1 评价抑郁症模型的行为学实验

 

抑郁症动物模型有哪些行为学评价指标?

 

1.快感缺失样行为的评估

实验原理:快感缺失意味着对曾经令人愉快的事物失去兴趣,在啮齿类动物中,通常表现为对甜食(蔗糖)的偏好降低,因此我们可以通过糖水偏好实验进行评估。

 

评价指标:动物出现抑郁样行为时,对糖水的偏嗜度降低。糖水偏好指数是评价快感缺失的指标,糖水偏好指数(%)=糖水消耗量/(糖水消耗量+纯水消耗量)×100%。

抑郁症表型研究方案

图2 糖水偏好实验

 

2.绝望样行为的评估

实验原理:评估绝望样行为的常见测试包括强迫游泳实验悬尾实验(不适用于大鼠)。这两项测试都是将动物置于不愉快且无法逃脱的环境(水箱或悬挂状态),当动物被放入水箱或尾巴被悬挂时,最初,动物表现出积极的行为(游泳或挣扎);随后动物开始表现出不动状态,并且不动时间逐渐增加。

 

评价指标:动物在测试过程中的不动状态被称为“绝望”,因此可通过测量不动时间的百分比来评估动物的抑郁样行为。

 

抑郁症表型研究方案抑郁症表型研究方案

图3 强迫游泳实验和悬尾实验

3.焦虑样行为的评估

实验原理:焦虑通常与抑郁同时发生。啮齿类天生具有探索新环境的好奇心,但同时又喜欢呆在封闭、黑暗而非开放、明亮的地方,因此,可以通过这两种特性之间的矛盾来评估动物的焦虑水平。焦虑评估常用的测试是高架十字迷宫旷场实验

 

评价指标:对于高架十字迷宫实验,通过动物进入开放臂的潜伏期、时间、次数等评估其焦虑样行为;旷场实验是一种常用的用于评估动物焦虑和运动水平的测试,动物被放置在一个顶部开放的箱子中,通过检测其位于旷场中心区域所花费的时间、总运动距离、垂直竖立次数等来评估动物的焦虑水平。

抑郁症表型研究方案

图4 旷场实验和高架十字迷宫实验

 

4.社交障碍的评估

实验原理:社交回避是抑郁症患者的众多症状之一,可通过使用三箱社交实验来检测啮齿类动物的社交行为障碍。社交偏好行为被定义为动物探索陌生小鼠(同种类同性别)花费的时间更多(与在探索陌生物体相比)。

 

评价指标:在陌生小鼠附近花费较少时间的动物被认为具有类似抑郁的症状,因此可通过检测动物的社交偏好指数,进而评估其抑郁样水平。

 

抑郁症表型研究方案

图5 三箱社交实验

5.其他行为学评估

(1).饮食行为异常的评估

实验原理:大多数抑郁患者表现出食物消耗和体重的变化,伴有食欲不振或增加。

 

评价指标:可以采取许多方法来分析抑郁症模型动物的这种异常表现,如定期测量动物体重,或者可以测量与对照动物相比体重相对减少(或增加)。

 

(2). 认知功能受损的评估

实验原理:抑郁患者常出现记忆缺陷和学习困难[12]。在啮齿类动物中,认知行为可以通过标准的Morris水迷宫实验进行评估。

 

评价指标:啮齿类动物学会在水下找到隐藏平台的能力反映了其依赖海马的空间记忆和学习水平。通过检测动物找到平台所花费的时间和游泳轨迹的复杂程度,可用于评估抑郁症动物模型的记忆缺陷及认知障碍。

 

抑郁症动物模型其他评价指标有哪些?

除了行为学评估手段,对于抑郁症动物模型,我们也可以检测相关的生化指标

1.氧化应激指标

如抗氧化指标:超氧化物歧化酶(superoxide dismutase,SOD)及氧化指标:丙二醛(malonaldehyde,MDA)

 

2.单胺类神经递质

脑内单胺递质如去甲肾上腺素(noradrenaline,NE)、多巴胺(dopamine,DA)、五羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)等的缺乏,可导致嗜睡、精神运动迟滞、快感缺失症状等。

 

3.脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF

BDNF广泛存在于中枢和外周神经系统,对神经元的发育分化与生长再生具有维持和促进的作用,免疫学检测显示,抑郁症小鼠的海马、皮层区域BDNF的密度显著下降。

 

4.下丘脑-垂体-肾上腺Hypothalamic-pituitary-adrenalHPA)

HPA轴是一个重要的内分泌轴,下丘脑分泌促肾上腺皮质激素分泌激素,激活垂体产生促肾上腺皮质激素,促进肾上腺皮质组织增生以及皮质激素的生成和分泌。在抑郁症患者中,肾上腺皮质功能亢进。

其他:如γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid,GABA)、神经胶质纤维酸性蛋白(glial fibrillary acidic portein,GFAP)等。

 

赛业生物神经疾病CRO服务平台,助力抑郁症疾病研究

 

赛业生物以神经退行性疾病为特色的神经疾病CRO服务平台,可以为科研人员提供神经疾病模型构建、行为学分析、药效评价分析等全流程服务。

 

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针对抑郁症、阿尔茨海默病、帕金森病、渐冻症等神经疾病,赛业生物开发一系列基因编辑小鼠模型,同时针对研究人员的需求,也可定制或合作开发基因编辑小鼠模型,如基因敲除、基因敲入、点突变、人源化小鼠模型及大小鼠手术疾病模型,加速神经药效学验证实验的开展。

 

神经疾病

相关基因

打靶类型

抑郁症

(Depression)

Slc18A2

CKO

Psmd1

KO、CKO

Tph2

KO、CKO

阿尔茨海默症

(AD)

App/Psen1

Mutant

Trem2

Mutant、KO

帕金森病

(PD)

Snca

Mutant、Humanization

Lrrk2

Mutant

渐冻症

(ALS)

Sod1

Mutant、CKO

Fus

KO、CKO

Tardbp

Humanization

亨廷顿病

(HD)

Htt

Humanization

焦虑相关

(Anxiety)

Rgs2

KO、CKO

自闭症

(Autism)

Tbx1

CKO

Shank3

KO、CKO

Cacna1C

KO、CKO

Cntnap2

KO、CKO

脊髓小脑性

共济失调

Atxn3

Humanization

额颞叶痴呆

(FTD)

Mapt

Humanization

脊髓性肌萎缩

(SMA)

Smn1

Humanization

Smn2

KI

 

自建的大小鼠神经行为学平台拥有充分的动物实验空间和专业行为学实验设备,可提供Y迷宫、高架十字迷宫、旷场、转棒、水迷宫等项目。平台配备了行为观察记录分析软件,全面准确地反映大小鼠的行为状态,并可以同步分析多种数据流;且建立国际认可规范的神经行为学研究标准,以提高实验之间的可比性和可重复性。研究人员可委托平台进行行为学实验,也可选择在我们的模式动物中心自行开展实验,并获得动物模型专家的高质量技术支持。

 

服务项目

研究分类

适用疾病

Y迷宫

学习记忆类、精神情绪类

阿尔茨海默病、亨廷顿病、焦虑/抑郁症、智力障碍、精神疾病、工作记忆评估

高架十字迷宫

精神情绪类

焦虑/抑郁症、精神疾病、神经疾病并发焦虑

旷场

精神情绪类、运动平衡类

阿尔茨海默病、帕金森病、肌萎性侧索硬化症、精神分裂症、焦虑/抑郁、亨廷顿病

新物体识别

学习记忆类

阿尔兹海默病、亨廷顿病

转棒

运动平衡类

帕金森病、肌萎性侧索硬化症、脊髓性肌萎缩、脑卒中、神经疾病伴发运动障碍

水迷宫

学习记忆类、运动平衡类

阿尔茨海默病、血管性痴呆、亨廷顿病、智力障碍、记忆类药物评估

悬尾/强迫游泳

精神情绪类

抑郁症

热板

感觉类

痛觉过敏/丧失

抓力

运动平衡类

帕金森病、亨廷顿病、渐冻症

三箱

社会行为类、学习记忆类

自闭症、亨廷顿病

平衡木

运动平衡类

帕金森病、亨廷顿病、渐冻症

 

行为学实验指南

在行为学研究中,环境搭建要求比较严格,实验过程中需要有严格的对照数据分析,以排除非学习记忆因素对实验结果的干扰;并且对实验操作员有很高的要求,除了需要详细了解原理之外,还要有足够的实际操作经验。为了方便大家进一步学习行为学实验相关方法,我们特意整理了常用的行为学实验。

 

《大小鼠行为学解决方案》https://www.cyagen.com/cn/zh-cn/resource/download.html

 

参考文献

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