基本信息
- 项目名称：
- 两种品系小鼠在地西泮抗焦虑作用中的差异性研究
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 生命科学
- 大类：
- 自然科学类学术论文
- 简介：
- 焦虑症是一种以持续性紧张、担心、恐惧或发作性惊恐为特征的精神疾病。随着焦虑症发病率逐年升高，防治本病已成为当前医学界关注的重要课题。由于缺乏全面系统的动物焦虑样行为学评价方法和实验动物选择的不正确等造成抗焦虑药物研究中临床试验效果难以令人满意。因此，我们通过对动物品系的选择的研究，使我们今后在抗焦虑药物的研究中能更系统的考虑动物品系的差异，为选择合适的实验动物品系提供很好的实验基础。
- 详细介绍：
- 焦虑症是一种以持续性紧张、担心、恐惧或发作性惊恐为特征的精神疾病。随着焦虑症发病率的逐年升高，人们对心理健康的要求提高，防治本病已成为当前医学界关注的重要课题。在抗焦虑药物研究中，虽然有很多药物在动物实验中证明有效，但临床试验效果难以令人满意。其中，缺乏全面系统的动物焦虑样行为学评价方法和实验动物选择的不正确是主要原因之一。因此，我们采用多种行为学方法对常用的用于抗焦虑药物研究的两种品系小鼠进行研究。 该作品主要采用多种综合的行为学方法对两种常用于抗焦虑药物的研究的小鼠品系进行系统的研究其差异的特点。多种行为学方法采用视频跟踪的方法，运用相应的软件进行科学地计算，减少了主观因素对实验的影响，使结果科学、可信。与以往的研究相比，该作品采用的多种不同特点的行为学方法，能多方面地探讨动物品系在抗焦虑药物研究中的特征。 目的：研究两种品系小鼠对药物抗焦虑作用的差异，为抗焦虑药物研究中动物品系的选择提供依据。方法：以地西泮作为阳性对照，在ICR小鼠和BALB/c小鼠两种品系中，以1-(3-氯苯基)哌嗪单盐酸盐（mCPP）诱导焦虑模型。实验共分生理盐水组、生理盐水+mCPP组、地西泮+mCPP组，行为学检测前30 min给药。采用开场自发活动、明暗穿箱实验、高架十字迷宫实验和悬尾实验等多种方法比较两种品系小鼠对药物抗焦虑作用的差异。结果：正常组和焦虑组BALB/c小鼠较相应的ICR小鼠总路程增加，地西泮组BALB/c小鼠使中央路程比值增加；焦虑组小鼠明暗穿箱次数和暗箱停留时间均减少，地西泮组ICR小鼠增加，BALB/c小鼠较ICR小鼠显著降低；两种不同品系的焦虑小鼠开臂进入的次数均减少，地西泮组增加，BALB/c小鼠较ICR小鼠比较则显著减少；焦虑组和地西泮组的BALB/c小鼠在开臂内停留时间和开臂内停留时间百分比较ICR组均延长；焦虑型的ICR小鼠静止时间缩短，地西泮组的两种品系小鼠静止时间均延长，但是两种品系小鼠之间无显著性差异。结论：不同品系的小鼠在不同的药物抗焦虑作用的行为学方法中敏感性不同。 焦虑症(anxiety)是一种严重威胁人们健康的精神疾病。它不仅危及人们的正常生活，引发其他身心疾病，如高血压、心脏病、胃肠疾病等，还会导致残疾，甚至是造成自杀等严重社会问题。上世纪60年代，苯二氮卓类药物的出现是抗焦虑治疗的一大革命，并迅速成为抗焦虑首选药而广泛的应用于临床。然而，苯二氮卓类药物的不良反应众多，最大缺点是易产生耐受性，长期应用可产生依赖性。全面探索焦虑症的产生机制，寻求其它有效的药物治疗途径已成为一项迫切需要解决的课题。 焦虑症往往是患者曾经经历严重的心理应激事件而产生的[1]。以恐惧、担心、紧张等精神症状为主要表现，同时多伴有心悸、多汗、手脚发冷等植物神经功能紊乱，其核心症状为担忧[2]。由于动物所表现的恐惧样反应与人类的焦虑反应是相似的，动物行为学研究具有资源相对易获得、操作性强、涉及伦理道德问题相对较少等优点，它们已经成为抗焦虑研究中重要的药效评价工具。抗焦虑药物的行为学评价模型就是将动物置于一系列应激性事件中（潜在的或实际的威胁，急性的或慢性的），使其产生情绪障碍，然后应用特定的手段来检测行为学和生理学指标，从而探讨此情绪障碍的深入机制，并鉴定和筛选抗焦虑药物[3]。目前常用的焦虑样行为学评价实验主要是一些探究性行为实验，包括开场实验、孔板实验、高架十字迷宫实验、明暗穿箱实验、镜像室实验、群居接触实验，此外还有一些条件和非条件反射实验[4]。通过总结这些实验方法应用的现状和特点，初步归纳一套完整可行的抗焦虑药物的行为学评价体系，可为今后在神经科学、药物开发和遗传学研究领域的广泛应用奠定基础。本文主要讨论开场自发活动实验、埋珠实验、明暗穿箱实验和高架十字迷宫实验在抗焦虑药物行为学评价中的应用。 1 开场自发活动实验（the open-field test） 开场自发活动实验是目前最常用的抗焦虑药物行为学评价方法。1934年， Hall最先将开场实验应用于大鼠情绪变化的研究。目前，开场实验已经广泛用于动物心理学研究[5]，并已延伸到更多的物种，包括牛、猪、羊、兔、鸡、灵长类、非洲猴类、蜜蜂和龙虾[6]。在开场实验中，有两个主要因素可以引起动物的焦虑样行为：社交孤立（将动物从其社会群体中分离出来）和广场恐惧（开场区域远大于动物的饲养环境或自然生活环境）。在这些因素作用下，啮齿类动物本能地喜欢在开场周边区活动，而不喜欢在中央区域活动。如果中央区域的活动路程或停留时间增加，特别是垂直探究活动的减少表明具有抗焦虑作用。相反，中央路程和时间的减少，及垂直探究活动的增加则表明有致焦虑作用。此外，动物的焦虑样反应增加也表现在排尿、排便次数明显增加，梳理次数增加等[6]。Prut & Belzung (2003)在总结了以往研究的具有或潜在具有抗焦虑作用的药物，包括作用于GABAA五聚体的化合物，5-羟色胺类药物以及神经肽配体类药物之后得出结论：开场实验可能是测试啮齿类动物的正常焦虑的模型，只对经典的苯二氮卓类药物和5-羟色胺受体激动剂产生的抗焦虑作用敏感，但对临床上称为“焦虑症”的具有抗焦虑样作用的药物不敏感[6]。这一结论表明了开场自发活动实验研究的局限性，提示有必要选择合适的行为学评价方法来研究抗焦虑药物。 2 高架十字迷宫实验（the elevated plus maze test） 高架十字迷宫实验由于其经济、设计简单、不需要长期训练，以及对药物具有双向敏感性等优势，是目前最有效而且广泛运用的研究动物焦虑样行为模型之一[7]。简单的说，这个实验将动物置于迷宫的中央区，然后在一定的时间内观察动物分别进入开臂和闭臂的时间和次数。由于开臂和外界相通，对动物来说具有一定的新奇性同时又具有一定的威胁性，动物在产生探究好奇心的同时也会产生焦虑反应[8]。如果焦虑水平高，则动物会离开开臂退缩到闭臂中；反之，则在开臂停留时间延长，对开臂的探究次数也增多。在这个实验中，新奇事物、高度和实验的开阔场地是致焦虑的三个潜在因素，其中又以开阔场地为刺激焦虑产生的主要原因[8]。目前应用高架十字迷宫实验的药物研究表明，苯二氮卓类和谷氨酸类化合物具有显著有效的实验结果，而一些调节5-羟色胺受体的药物在此类实验中证明无效[9]。此外，研究表明高架十字迷宫实验的结果受实验环境和实验过程的影响十分显著[10]，如实验动物的行为可以受臂的宽度、颜色明暗、开臂停留时间、闭臂透明度等的影响[8]。这就要求在实验过程中控制产生这些变量的主要因素，以达到运用高架十字迷宫进行动物焦虑样行为学研究的理想状态[10]。 3 明暗穿箱实验（the light-dark exploration test） 利用与开场实验相似的原理，Crawley等人则利用动物对明亮地方具有天然的厌恶和好奇建立了明暗穿箱实验。药物所致的动物在明亮区域停留时间延长表明其具有抗焦虑作用。在这个实验中，动物的穿箱运动是探索性行为的表现，它们在明/暗环境中所停留的时间是其厌恶程度的反映[11]。Hascoet & Bourin(1998)认为分别计算动物在明暗箱运动和探索行为时间的百分率来评价焦虑样行为是最有效的方法[12]。现有的明暗穿箱实验的研究对象基本上均为雄鼠，种类、年龄和体重不同的小鼠具有不同的实验结果。此外，有研究认为只有经典的药物如苯二氮卓类和一些新的抗焦虑化合物如血清素配体、 神经肽等可用于明暗穿箱实验的研究[13]。 4 埋珠实验（the marble-burying test） 埋珠实验是另一个抗焦虑药物行为学评价方法。啮齿类动物选择性抑制埋珠行为被认是抗焦虑药物作用的结果[14]。在这个实验中，玻璃珠被看作一个不熟悉的、具有潜在威胁的物体，实验鼠将这些威胁物清除的埋珠行为是本能的焦虑样反应的表现[15]。但Thomas et.al.(2009) 最新研究认为，埋珠行为是啮齿类动物先天性的重复的挖埋行为，而与所谓的焦虑样反应的产生无关[16]。事实上，Njung’e & Handley (1990)在将地西泮和齐美定等药物运用于埋珠实验后，就已经提出埋珠实验模型更适合被看作是一个抗焦虑药物的筛选实验，而非将其作为一个单纯的动物焦虑模型来进行研究[15]。目前，许多药物已在埋珠实验为模型的抗焦虑样行为研究中证明有效。这些药物包括：地西泮、氯氮卓和戊巴比妥类[14]。此外，需要强调的是，啮齿类动物的埋珠行为是一种被动的行为，它会因为5-羟色胺摄取抑制剂的作用而减少，这为研究人类强迫性精神官能症提供了有利的依据[17]。 综上所述，抗焦虑药物的行为学评价方法在临床和基础研究中具有重要意义。每种行为学实验各有其优势和局限，但衡量一个实验模型成功与否的标准应是一致的，即应具有预期效度（前瞻性）、表面效度（针对性）和结构效度（构想效度）[18]。目前很少有行为学实验能够完全符合这三个标准。有些实验具有较好的表面效度，例如在开场实验中可观察到的动物避开危险区域的行为，这在人类中也可以看到。但它对一些治疗焦虑症有效的药物的作用却不敏感[6]，因此不能很好的反应其预期效度。此外，目前的抗焦虑药物行为学评价方法忽略了性别等重要因素[19]。因此，发展和建立一个完整的切实可行的抗焦虑药物的行为学评价体系，可为更深入的研究焦虑症的遗传机制、环境机制和药理机制提供有利条件。 References: 1. File SE. Recent developments in anxiety, stress, and depression. Pharmacol Biochem Behav, 1996, 54:3-12. 2. Nutt DJ. Neurobiological mechanisms in generalized anxiety disorder. J Clin Psychiatry, 2001, 62:22-28. 3. Bartolomucci A, Palanza P, Gaspani L, et al. Social status in mice: behavioral, endocrine and immune changes are context dependent. Physiology & Behavi,2001, 73: 401-410. 4. Kalueff AV, Wheaton M, Murphy DL. What’s wrong with my mouse model? Advances and strategies in animal modeling of anxiety and depression. Behavioural Brain Research, 2007,179: 1-18. 5. Belzung C. Measuring exploratory behavior. In: The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review. European Journal of Pharmacology,1999, 463 (2003):3-33. 6. Prut L, Belzung C. The open field as a paradigm to measure the effects of drugs on anxiety-like behaviors: a review European Journal of Pharmacology, 2003, 463: 3-33. 7. Rodgers RJ, Dalvi A. Anxiety, defence and the elevated plus-maze. Neurosci Biobehav Rev, 1997, 21:801-810. 8. Võikar V. Evaluation of methods and applications for behavioural profiling of transgenic mice. 2006. University of Helsinki, at the site 9. Menard J, Treit D. Effects of centrally administered anxiolytic compounds in animal models of anxiety. Neurosci Biobehav Rev, 1999, 23,591-613. 10. Carobrez AP, Bertoglio LJ. Ethological and temporal analyses of anxiety-like behavior: The elevated plus-maze model 20 years on. Neuroscience and Biobehavioral Reviews, 2005, 29: 1193-1205. 11. Belzung C, Misslin R, Vogel E, et al. Anxiogenic effects of methyl-h-carboline-carboxylate in a light/dark choice situation. Pharmacol Biochem Behav, 1987, 28: 29-33. 12. Hascoe¨t M, Bourin M. A new approach to the light/dark procedure in mice. Pharmacol Biochem Behav, 1998, 60: 645- 653. 13. Michel B, Martine H. The mouse light/dark box test European Journal of Pharmacology, 2003, 463:55- 65. 14. Treit D, Pinel JP, Fibiger HC. Conditioned defensive burying: A new paradigm for the study of anxiolytic agents. Pharmacol Biochem Behav, 1981, 15:619-626. 15. Njung’e K, Handley SL. Evaluation of Marble-Burying Behavior as a Model of Anxiety. Pharmacology Biochemistry & Behavior, 1990, 38: 63-67. 16. Thomas A, Burant A, Nghiem B, et al. Marble burying reflects a repetitive and perseverative behavior more than novelty-induced anxiety. Psychopharmacologia, 2009, 204: 361-373. 17. Murphy DL, Zohar J, Benkelfat C, et al. Obsessive-compulsive disorder as a 5-HT subsystem-related behavioural disorder. Br. J. Psychiatry, 1989, 155:15-24. 18. Willner P. Validation criteria for animal models of human mental disorders: learned helplessness as a paradigm case. Prog Neuropsychopharmacol Biol Psychiatry. 1986,10(6):677-690. 19. Palanaza P. Animal model of anxiety and depression: how are females different? Neuroscience and biobehavioral, 2001, 25: 219-233.
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作品专业信息
撰写目的和基本思路
- 焦虑症是一种以持续性紧张、担心、恐惧或发作性惊恐为特征的精神疾病。随着焦虑症发病率的逐年升高，防治本病已成为当前医学界关注的重要课题。由于缺乏全面系统的动物焦虑样行为学评价方法和实验动物选择的不正确等造成抗焦虑药物研究中临床试验效果难以令人满意。因此，我们通过对动物品系的选择的研究，使我们今后在抗焦虑药物的研究中能更系统的考虑动物品系的差异，为选择合适的实验动物品系提供很好的实验基础。
科学性、先进性及独特之处
- 该作品主要采用多种综合的行为学方法对两种常用于抗焦虑药物的研究的小鼠品系进行系统的研究其差异的特点。多种行为学方法采用视频跟踪的方法，运用相应的软件进行科学地计算，减少了主观因素对实验的影响，使结果科学、可信。与以往的研究相比，该作品采用的多种不同特点的行为学方法，能多方面地探讨动物品系在抗焦虑药物研究中的特征。
应用价值和现实意义
- 在抗焦虑药物研究中，动物品系的选择是很重要的，通过该作品的研究，使我们今后在抗焦虑药物的研究中能更系统的考虑动物品系的差异，为选择合适的实验动物品系提供很好的实验基础。
学术论文摘要
- 目的：研究两种品系小鼠对药物抗焦虑作用的差异，为抗焦虑药物研究中动物品系的选择提供依据。方法：以地西泮作为阳性对照，在ICR小鼠和BALB/c小鼠两种品系中，以1-(3-氯苯基)哌嗪单盐酸盐（mCPP）诱导焦虑模型。实验共分生理盐水组、生理盐水+mCPP组、地西泮+mCPP组，行为学检测前30 min给药。采用开场自发活动、明暗穿箱实验、高架十字迷宫实验和悬尾实验等多种方法比较两种品系小鼠对药物抗焦虑作用的差异。结果：正常组和焦虑组BALB/c小鼠较相应的ICR小鼠总路程增加，地西泮组BALB/c小鼠使中央路程比值增加；焦虑组小鼠明暗穿箱次数和暗箱停留时间均减少，地西泮组ICR小鼠增加，BALB/c小鼠较ICR小鼠显著降低；两种不同品系的焦虑小鼠开臂进入的次数均减少，地西泮组增加，BALB/c小鼠较ICR小鼠比较则显著减少；焦虑组和地西泮组的BALB/c小鼠在开臂内停留时间和开臂内停留时间百分比较ICR组均延长；焦虑型的ICR小鼠静止时间缩短，地西泮组的两种品系小鼠静止时间均延长，但是两种品系小鼠之间无显著性差异。结论：不同品系的小鼠在不同的药物抗焦虑作用的行为学方法中敏感性不同。
获奖情况
- 无
鉴定结果
- 无
参考文献
- 1开场自发活动实验 2高架十字迷宫实验 3明暗穿箱实验 4悬尾实验
同类课题研究水平概述
- 1开场自发活动实验开场自发活动实验是目前最常用的抗焦虑药物行为学评价方法。在开场实验中，有两个主要因素可以引起动物的焦虑样行为：社交孤立（将动物从其社会群体中分离出来）和广场恐惧（开场区域远大于动物的饲养环境或自然生活环境）。在这些因素作用下，啮齿类动物本能地喜欢在开场周边区活动，而不喜欢在中央区域活动。如果中央区域的活动路程或停留时间增加，特别是垂直探究活动的减少表明具有抗焦虑作用。相反，中央路程和时间的减少，及垂直探究活动的增加则表明有致焦虑作用。2高架十字迷宫实验:由于其经济、设计简单、不需要长期训练，以及对药物具有双向敏感性等优势，是目前最有效而且广泛运用的研究动物焦虑样行为模型之一。简单的说，这个实验将动物置于迷宫的中央区，然后在一定的时间内观察动物分别进入开臂和闭臂的时间和次数。由于开臂和外界相通，对动物来说具有一定的新奇性同时又具有一定的威胁性，动物在产生探究好奇心的同时也会产生焦虑反应。如果焦虑水平高，则动物会离开开臂退缩到闭臂中；反之，则在开臂停留时间延长，对开臂的探究次数也增多。3明暗穿箱实验:利用与开场实验相似的原理，Crawley等人则利用动物对明亮地方具有天然的厌恶和好奇建立了明暗穿箱实验。药物所致的动物在明亮区域停留时间延长表明其具有抗焦虑作用。在这个实验中，动物的穿箱运动是探索性行为的表现，它们在明/暗环境中所停留的时间是其厌恶程度的反映。4埋珠实验:埋珠实验是另一个抗焦虑药物行为学评价方法。啮齿类动物选择性抑制埋珠行为被认是抗焦虑药物作用的结果。在这个实验中，玻璃珠被看作一个不熟悉的、具有潜在威胁的物体，实验鼠将这些威胁物清除的埋珠行为是本能的焦虑样反应的表现。事实上，Njung’e & Handley 在将地西泮和齐美定等药物运用于埋珠实验后，就已经提出埋珠实验模型更适合被看作是一个抗焦虑药物的筛选实验，而非将其作为一个单纯的动物焦虑模型来进行研究.综上所述，抗焦虑药物的行为学评价方法在临床和基础研究中具有重要意义。每种行为学实验各有其优势和局限，但衡量一个实验模型成功与否的标准应是一致的，即应具有预期效度（前瞻性）、表面效度（针对性）和结构效度（构想效度）.目前很少有行为学实验能够完全符合这三个标准。因此，发展和建立一个完整的切实可行的抗焦虑药物的行为学评价体系，可为更深入的研究焦虑症的遗传机制、环境机制和药理机制提供有利条件。
