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Preclinical Pharmacodynamics Research
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神经系统与精神类疾病动物模型系列
Animal model series of nervous system and mental diseases
博恩生物动物模型药理药效研究部紧跟行业发展与市场需求，不断完善创新，经过多年的经验累积，多方验证和长期实践考验，建立了完善的、更贴合临床的动物模型库，可根据客户的需求提供各种有效的动物模型，用来检测药物的有效性。实验动物有比格犬、大小鼠、兔、豚鼠、小型猪等种类。
脑缺血动物模型Animal model of cerebral ischemia
模型类别 动物品系或模型特点
线栓栓塞法诱导大/ 小鼠局灶性脑缺血( MCAO)模型 品系：SD大鼠/KM小鼠。SD大鼠术中出血较少，颈部血管清晰可见，易于手术，且SD 大鼠MCA 变异性较小， 闭塞MCA后形成稳定的顶颞皮质区梗死病灶，且缺血坏死面积大于WISTAR大鼠，故目前首选SD大鼠，考虑到动物耐受性一般建议大鼠体重选择250-300g之间。KM小鼠脑缺血造模成功率高于BALB/C和C57BL/6小鼠，且梗死部位相对恒定，梗死体积占同侧半球体积的40%-65%，相比之下更接近于人类，再灌注创伤小，可准确控制缺血及再灌注时间，是研究脑缺血后病理生理改变及治疗、预后较为理想的实验动物。线栓栓塞法（MCAO）一般采用经典的Longa法：ECA 插入：在颈部皮肤备皮,灭菌和充分暴露颈部后取正中横向切口。钝性分离肌肉，暴露右侧颈总动脉（CCA）和颈外动脉 ECA，颈内动脉（ICA）沿着 CCA 和迷走神经。结扎、切断境外动脉分支，从ECA动脉残端插入线栓，沿 ECA、CCA 连接部和 ICA 缓慢前进，至颈内动脉颅内连接部时即可阻断大脑中动脉的血流。该模型的优点是：1）通过取出线栓，能够精确控制再灌注时间（经典Longa法一般缺血90 min），2）能够实现永久性或短暂性闭塞，3）缺血半暗带明显，4）避免了开颅手术对大脑的损伤。目前为脑缺血研究的最经典模型。
原位凝血酶法诱导大 局灶性脑缺血(MCAO) 模型 品系：SD大鼠。由于传统的线栓栓塞法诱导MCAO模型，无法评估溶栓药物的药效作用。因此为了解决类似药物的评价问题，形成了原位凝血酶注射的方式诱导MCAO模型。Durand法经颞叶开颅，向MCA注射凝血酶，造成原位血栓模型。该模型优点是：1）动物存活率较高2）与FeCl3诱导的血栓模型相比，本模型对于rt-PA作为唯一被批准用于脑卒中治疗的溶栓药物较为敏感，而FeCl3血栓模型敏感性较差。但是本模型也存在一些缺点：1）所需的开颅手术会对动物造成一定的损伤，2）存在一定的血凝块自发破裂形成微血栓的可能性。因此本模型目前主要用于MCAO溶栓药物的药效评价，并不作为主流的MCAO模型。
帕金森病(PD)动物模型Animal model of Parkinson's disease
模型类别 动物品系或模型特点
6-OHDA诱导大鼠 PD模型 品系：SD大鼠。6-OHDA是特异性的儿茶酚胺能神经毒素。目前6-OHDA神经毒素作用的确切机制并未完全明了，已有研究表明6-OHDA的机制与氧化应激和抑制线粒体呼吸链有关。6-OHDA可与 DA 转运体结合进入黑质纹状体 DA 能神经元，经过多重氧化，最终损伤细胞。6-OHDA还可通过抑制线粒体呼吸酶复合体，阻断电子传递链，增加氧化应激，导致线粒体呼吸链被抑制，最终细胞内 ATP耗尽引起细胞死亡。由于6-OHDA不能穿过血脑屏障，因此只能采用立体定位注射的方法诱导模型。由于可以采取单侧注射和双侧注射的方式，因此6-OHDA模型分为单侧与双侧模型， 而其中单侧造模可以提高动物耐受力，并可以将正常侧作为内部控制组，与病变侧（造模侧） 进行对照研究，更好地区分正常与异常运动区并评估损伤引起的运动缺陷，因此单侧模型是目前最常用和经典的模型。根据不同的脑立体定位注射位点，6-OHDA也表现出不同的特性，其中较为主流的三种注射位点是黑质致密部（SNc） 、纹状体（CS）、前脑内侧束（MBF）。其中MBF多点注射是获得显著可再生的多巴胺能变性模型的首选方法，即使在很长的生存时间内，动物也几乎没有自发补偿的倾向。6-OHDA 模型的优势主要表现在评估方法上，通过一侧损毁，引用阿朴吗啡( 或苯丙胺) 不自主的向健侧( 或伤侧) 旋转运动行为可评估药物对黑质DN的保护作用。损伤程度则根据出现对侧行为症状来评断模型成功与否。但其劣势为病死率较高，表现为急性模型，且不能很好地模拟出PD常见的全身临床症状如静止性震颤、运动功能减弱、肌肉僵直及四肢拘挛等。此外该模型也不能表现出帕金森病的一大基本病理特征: 路易小体（LB）的聚集。尽管如此，单侧6-OHDA 模型仍是目前PD药物临床前研究的首选模型。
MPTP诱导 小鼠PD模型 品系：C57BL/6小鼠。MPTP作为高亲脂性化合物，能有效地透过血-脑脊液屏障。在脑内，先是被细胞线粒体外膜的单胺氧化酶B催化变成中间代谢产物MPDP+，后自发氧化成毒性的MPP+。MPP+的结构与DA类似，能够与多巴胺能转运体(DAT)高度亲和，被纹状体内多巴胺能(DAG) 神经元轴突末梢突触前膜的DAT运载进入胞体内。大鼠对 MPP+毒性具有抗性，在给药后其多巴胺能神经元可以存活，因此本模型一般选择小鼠。各种PD小鼠模型根据注射剂量、间隔时间、方式以及时间长短的不同来制备不同研究目的模型，主要分为急性模型、亚急性模型和慢性模型。急性模型是采用腹腔或皮下注射，间隔时间短，建模速度快，损伤严重，但其模型并不符合PD慢性发病的特点，并且这种建模方法并非神经元慢性凋亡而是快速损伤坏死，病死率相对较高。亚急性模型同样也采用腹腔注射或皮下注射的方式，间隔时间较急性长，建模速度一般，成活率较高，损伤比急性轻，并且具有PD一定的发病特点，DAG神经元有部分凋亡。亚急性模型的缺点是损伤时间比急性模型长，病理机制与PD患者慢性发病机制差别比较大，其损伤的DAG神经元有部分凋亡的同时还有大量坏死。经目前研究表明，不管是急性还是亚急性，都只是一个短暂的对于黑质-纹状体神经元容易发生逆转的神经毒性作用，这种快速的方法无法与缓慢、渐进性的PD相匹配。慢性模型除了给药时间间隔长，其病死率非常低，症状典型稳定，且病理损伤过程稳固不易恢复，与PD的病理生理过程相符合。但与6-OHDA模型类似，本模型也很难形成路易小体（LB）的聚集。尽管如此，本模型依然是目前PD全身症状研究的首选模型之一。
鱼藤酮诱导 大鼠PD模型 品系：SD大鼠。鱼藤酮PD大鼠动物模型最大的优势为PD模型行为学改变和病理学特征均与临床PD相似。鱼藤酮模型给药方式较多，优劣各异。脑立体定位给药的造模方法较难，需定位准确，但其病死率低，成功率高。静脉给药方式的存活率相对其他大剂量的存活率高，方法简单，药物直接进入全身循环，但全身毒性大。腹腔注射造模，吸收面积大，成模率高，操作简便，不仅症状与人类PD相似，且能制备PD的胃肠功能障碍模型。皮下注射的方式更为便捷，成本低，成模率高，但皮下注射会引起大鼠全身毒性，导致较高病死率，且不符合PD病变特点。口服造模符合PD慢性进行性病程，还避免了外周毒性，该方式病死率低，成模率高，适于研究PD病机病程变化及治疗药物的作用机制。与MPTP模型相比，鱼藤酮模型是研究PD病理中路易小体形成的理想模型。但是鱼藤酮存在半衰期短、降解快的特点。随着时间的推移，鱼藤酮模型自愈性越来越明显，因此不能很好地模拟出人类PD的慢性进程。此外，高剂量鱼藤酮造模时，动物受全身毒性作用的影响容易出现与PD无关的表现，例如心血管毒性和非特异性脑损伤。
A53T小鼠自 发PD模型 品系：A53T小鼠。背景：C57BL/6J小鼠。SNCA是第一个被发现与PD相关的常染色体显性基因，其编码的α-synuclein蛋白是一种存在于中枢神经系统神经突触末端的可溶性蛋白，是路易小体(LB)的重要组成部分。在家族遗传性PD中存在三种突变（A53T、A30P、E46K）和其野生型二倍体表达，SNCA点突变或者二倍体都会导致α-synuclein蛋白聚集成路易小体（LB），阻碍多巴胺的代谢和神经元的正常功能，导致神经元死亡。Prnp-SNCA*A53T转基因小鼠可表达突变的人A53T α-synuclein蛋白。在8月龄时，纯合子小鼠可出现严重运动表型，表现为体重减轻，颤抖、无法直立、肢体部分瘫痪和行动不便，8-12月龄小鼠的脊髓、脑干、小脑、丘脑中密集堆积α-synuclein蛋白包涵体，且这些包涵体与人类家族性PD病理特征相似。因此本模型一般用于家族性PD的研究。
阿尔兹海默症(AD)动物模型Alzheimer's disease (AD) animal model
模型类别 动物品系或模型特点
APP/PS1小鼠 自发AD模型 品系：APP/PS1小鼠。背景：C57BL/6小鼠。APP/PS1是表达表达嵌合小鼠/人淀粉样蛋白前体蛋白（Mo/Uhap695Swe）和突变的人早老素1（PS1-DE9）的双转基因小鼠，均定向于中枢神经系统神经元。这两种突变都与早发性阿尔兹海默病相关。转基因小鼠在6-7月龄时，在大脑中形成β-淀粉样蛋白沉积。本模型是AD研究最经典的模型。
3XTG小鼠 自发AD模型 品系：3XTG小鼠。背景：C57BL/6J小鼠。3xTg-AD小鼠携带人的三个AD相关基因：Psen1、APPSwe、tauP301L。该小鼠品系的初始特征显示β-淀粉样肽沉积进行性增加，在3-4月龄中就能在大脑中检测到细胞内免疫活性。6月龄小鼠中突触传递和长期极化显著受损。12-15月龄，海马体中可检测到过度的tau磷酸化多聚体。这种突变小鼠表现出与突触功能障碍相关的斑块和神经缠结病理特征与临床阿尔兹海默病理特点相似。
抑郁症动物模型Animal model of depression
模型类别 动物品系或模型特点
电击诱导习得性无 助(LH)抑郁症模型 品系：WISTAR大鼠/C57BL/6小鼠。该模型由Seligman 等提出，常用于抗抑郁药的筛选及抑郁症发病机制的研究，是众多抑郁症病理生理学理论概念的来源。当个体暴露于无法控制的应激(如电击) 时，将在之后的学习活动中表现出行为欠缺，如逃避行为障碍、自发活动减少，同时伴有其他的行为改变，如食欲减退、体重减轻、运动性活动减少、攻击性降低等，这与人类抑郁症状有一定相似性。而这一系列的行为均可以在抗抑郁药物的作用下得到改善。但该模型抑郁持续时间短，仅对急性治疗敏感，不适于筛选周期较长的抗抑郁药。
强迫游泳诱导绝望 (BD)抑郁症模型 品系：WISTAR大鼠/C57BL/6小鼠。该模型最早由Porsolt 提出，大、小鼠被迫放在局限且不可逃避的游泳环境中，其将拼命游动，试图逃脱，随之感到逃脱无望，便不再挣扎和游动，将此状态称为“行为绝望”。将大、小鼠从进水里到第一次静止的时间以及总的静止时间作为抑郁行为发生和抑郁程度的指标，越快放弃实验动物越抑郁。实验具体做法是: 小鼠强迫游泳实验分1天进行: 让小鼠在 20-25℃ 水中强迫游泳6 min，记录后4 min内不动时间即可。大鼠强迫游泳分2天进行，第1天适应环境， 即让大鼠在20-25℃ 的深水中强迫游泳15 min，取出后擦干，放入笼中，第 2 天， 在同一时间点，相同条件下进行大鼠强迫游泳 5 min，记录不动时间。在游泳实验中主要测试三个指标：1）不动时间:大、小鼠在水中停止挣扎，仅将头露出水面漂浮的时间，2）游泳时间: 包括大、小鼠四肢划动水面、前肢拍打水面以及俯冲的时间，3）攀爬时间: 动物抓爬玻璃瓶壁的时间。需要注意的是: 在本实验中水温是影响实验结果的一个很重要的因素，水温高于25℃ 或低于 20℃ 都会显著增加动物游泳的不适感，缩短不动时间，其次，抑郁动物模型表现的“不动”是一种主动行为，和游泳空间的大小无关。
悬尾试验诱导绝望 (BD)抑郁症模型 品系：C57BL/6小鼠。该实验将动物头部向下悬挂，动物为克服不正常体位，经多次挣扎仍不能摆脱困境后，出现间断性不动，显示“行为绝望”状态。该方法是抗抑郁药物活性筛选中具有高灵敏度的行为学方法，又因其快速、方便，自1985 年提出至今，一直被广为接受和应用。本方法也是评价抑郁症模型造模成功与否的常用检验方法。但该模型也有品系差异，如和其他品系的小鼠相比较，C57BL /6J 小鼠有更长的不动时间，说明 C57BL /6J 小鼠在无法逃避的情况下易于造成行为绝望，可能更适合用于急性应激抑郁模型的建立。此外由于大鼠的体型、体质量等因素难以控制， 因此本实验仅适用于小鼠。
社会挫败应激诱 导抑郁症模型 品系：WISTAR大鼠/C57BL/6小鼠。社会挫败模型是指在原生动物活动范围内多次引入攻击性和侵略性更强的同一动物， 使其对原有动物造成一定精神压力而表现出情绪低落的现象，即相当于居住者和入侵者的测试。在居住-入侵测试中，居住者会由于多次被攻击压迫而表现出斗争消极状态，主要表现出以社交退缩和快感缺乏为特征的行为。在社会挫败模型中，模型动物有两种表现: 一种表现出社交回避， 被称为易感动物; 另一种表现正常，被称为弹性小鼠。该模型可以在社会层面模拟抑郁症发病机制，但其多适用于雄性啮齿动物，而雌性因具有较低的攻击力较难实现社会挫败。本模型的优点是是用于慢性抗抑郁药物的治疗效果评估，缺点是本模型有明显性别倾向性，尽管目前研究发现人类女性对于抑郁更加易感，但是本模型则只能使用雄性动物，因此可能引入性别对于药效的不确定性。
慢性束缚应激诱 导抑郁症模型 品系：WISTAR大鼠/C57BL/6小鼠。是常用的应激模型之一，操作方法是将实验动物置于有通气孔的透明材料所制的可调节圆柱形束缚器内，每日束缚 3 h，连续28 天，每日应激阶段禁食禁水。动物因长时间束缚于密闭空间内， 起初表现出焦虑、易怒，并尝试逃脱，最终感到逃脱无望便产生类似于人类的快感缺失、体重减轻、饮食减少、绝望、乏力等可以通过抗抑郁药物改善的症状。该模型制备简单，刺激性小，可以部分描述心理应激状态，且与人类抑郁症相似程度高，常与慢性不可预知温和刺激模型联合制备，用来进行抑郁症整体评价的相关研究。其缺点为动物易产生适应性。
慢性不可预测应激 (CUMS)诱导抑郁 症模型 品系：SD大鼠/C57BL/6小鼠。该模型最早于1982 年提出并经Willner逐步发展而成，它的出现为抑郁症的研究开辟了新的前景。CUMS抑郁症模型的制作是将多种日常生活中温和性应激因子连续长期作用于大、小鼠以致动物抑郁。这些刺激具有如下特征: 1）强度温和，不会对动物本身产生持久的影响，2）发作较慢，刺激会持续数周，并反复发作，3）不可预测，每个单独的刺激持续时间，方式均有所不同。慢性不可预知温和刺激模型一旦诱发大鼠行为改变，将持续约 3 个月。传统抗抑郁西药氟西汀可以在一定程度上逆转这些变化。该模型刺激温和、可靠性强、具有高度有效性、与人类抑郁症吻合程度高,可以更好地模拟人类长期在各种环境中受到的各种低水平刺激所引起的反应，被认为是目前最经典的动物模型。
利血平拮抗诱 导抑郁症模型 品系：SD大鼠。利血平拮抗模型为最早用于抗抑郁药研究的药物诱导的动物模型。利血平是通过耗竭脑组织中的儿茶酚胺和 5-羟色胺贮存来抑制中枢神经系统，实验动物体内注射利血平后先后会出现上眼睑下垂、运动不能、体温降低等表现。眼睑下垂分为四个等级，实验者凭此进行打分，眼闭 1 /4 为 1 分， 眼闭 1 /2为 2 分， 眼闭 3 /4 为 3分， 全闭为 4 分。其次，运动不能可通过旷场试验量化小鼠活动下降程度，体温下降则可通过测量小鼠肛温类衡量。国际上对于利血平模型剂量没有统一的标准，一般认为 4 mg /kg 的注射剂量建模比较稳定。该模型被广泛地用于新型抗抑郁药物的筛选，其缺点表现为选择性较差，如多巴、苯丙胺等具有反利血平作用，产生假阳性抗抑郁作用，可信性受到限制，因此本模型目前仅用于抗抑郁药的初筛。
偏头痛动物模型Migraine animal model
模型类别 动物品系或模型特点
硝酸甘油诱导大/ 小鼠偏头痛模型 品系：SD大鼠/C57BL/6小鼠。硝酸甘油动物模型最早是由Tassorelli提出，硝酸甘油在体内直接作用于血管平滑肌生成一氧 化氮，导致血管扩张。硝酸甘油扩张血管的间接机制是作用于支配小血管的感觉神经纤维。硝酸甘油的慢性间歇性给药导致进行和持续性的基础痛觉过敏，此模型通常选用腹腔或皮下注射。一般采用测试机械及热痛阈对模型药效进行评估，造模成功后动物von Frey及up-down 阈值降低。通过隔天腹腔注射硝酸甘油 9天，形成逐步和持续的基础痛觉过敏，观察指标为热痛阈及机械痛阈，停止硝酸甘油后基础痛觉过敏持续数天，其中雌性动物更敏感，该模型中的急性痛觉过敏可被曲坦类药物改善，而急性和慢性痛觉过敏通过预防性应用托吡酯而减轻。此造模方法简单、经济，可在短期内大量复制，且能够在清醒状态下观察到大鼠的行为学反应，但缺点是无法特异性针对颅内血管起作用，且全身反应也比较大。尽管如此，本模型依旧是偏头痛药效评估最常用的动物模型。
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