王海霞 李春燕 李夢蝶 代碧芬 艾蓉蓉 嚴 梅 鮑天昊

(1.昆明醫(yī)科大學附屬精神衛(wèi)生中心，云南 昆明 650000;2.大理白族自治州精神病醫(yī)院，云南 大理 671000)

雙相障礙(bipolar disorder，BD)是一種重性精神障礙，在全球所有致殘疾病中排第17位[1]。世界心理健康調查倡議報告中提及，雙相障礙的終生患病率為2.4%[2]，而我國BD的終生患病率為0.6%[3]。BD以情緒的異常波動為主要特征，常出現躁狂、抑郁交替或混合發(fā)作，病程呈發(fā)作性。20世紀80年代，Falret首先對BD進行描述，并將其定義為“由無癥狀間隔分開的躁狂和憂郁發(fā)作”[4]。19世紀初，Kraepelin將躁狂和抑郁歸為一類，統(tǒng)一命名為“躁郁癥”[5]。國際疾病分類第10版(International Classification of Dieases，ICD-10)[6]將BD分為10個亞型，但未區(qū)分雙相I型及II型障礙。美國精神障礙診斷和統(tǒng)計手冊第5版(Diagnosic and Statistical of Mental Disorders)[7]將BD分為7個亞型，器質性疾病的雙相及雙相相關障礙、物質/藥物所致的雙相及雙相障礙被單獨列為兩個亞型。ICD-11將于2022年在全球范圍內使用，其最大的特點是對躁狂的描述范圍擴大，輕躁狂的診斷將比躁狂更為常見，即雙相Ⅱ型的診斷將會增多[8]。

目前BD主要使用情感穩(wěn)定劑(如鋰、丙戊酸鹽等)治療。由于該病的病理生理機制尚未完全闡明，患者的治療與社會功能的恢復十分受限，因此動物模型的建立尤為重要。但目前尚無評價動物模型的統(tǒng)一標準，并且尚未發(fā)現能夠模擬BD完整臨床表現的動物模型。通過本文綜述BD動物模型的研究進展，旨在進一步探索該病的病理生理機制，以期為患者提供更好的治療方案。當前絕大多數研究以嚙齒類動物作為制作動物模型的來源，通過基因編輯及蛋白干擾、藥物誘導以及其他特殊方法來模擬BD的發(fā)作，本文也將從BD模型的不同制作方法進行論述。

1 基因編輯及蛋白干擾模型

1.1 時鐘基因

時鐘基因(clock circadian regulator，Clock)△19突變小鼠是最常見的BD動物模型[9]。BD患者癥狀與晝夜節(jié)律的紊亂、Clock的遺傳變異有關[10]。1997年King等[11]用位置克隆確定了小鼠中的生物鐘基因，該基因第19號染色體外顯子的缺失可導致顯性負蛋白產生，轉錄無法激活，無法行使該基因的正常功能。突變小鼠表現為活動增多、更偏好獎勵刺激、焦慮及類抑郁行為減少等，這與人類躁狂發(fā)作癥狀高度相似[12]。Milienne-Petiot等[13]使用該模型在行為模式監(jiān)控器中進行了測試，并與BD患者進行了比較，結果發(fā)現，BD患者出現探索行為以及目標導向性行為增加，而突變小鼠行為增加則表現出更多受限制的小規(guī)?；顒?。Clock△19突變小鼠只能模擬躁狂癥的多種并非所有癥狀。2010年Mukherjee等[14]利用病毒介導和RNA干擾(RNAi)的基因轉移來特異性下調小鼠腹側被蓋區(qū)(ventral tegmental area，VTA)的Clock表達。該研究發(fā)現，Clock敲低小鼠表現出紊亂的晝夜節(jié)律、焦慮行為減少，在新環(huán)境中運動能力增強，但是1 d內整體運動活動是降低的。在這兩種Clock小鼠模型中，VTA中神經元釋放的多巴胺較正常小鼠多，推測多巴胺增多與BD的發(fā)病機制有關，可將其作為制作遺傳或環(huán)境動物模型的靶點。慢性鋰治療能夠使突變小鼠的行為正?；痆15]。

1.2 鈉鉀依賴的腺苷三磷酸酶α3基因

鈉泵[16]由α、β、γ三個亞基組成，α亞基有Na+、K+、ATP、強心苷結合位點，并可分為3種類型，其分布具有組織特異性：α1普遍表達于所有細胞；α2在腦組織中僅表達于膠質細胞；α3僅表達于神經元。鈉泵通過逆濃度梯度調節(jié)細胞內外Na+、K+濃度的方式來為人體器官功能活動提供能量，尤其是腦。腦活動需要消耗大量的能量用于產生動作電位，參與神經元和星形膠質細胞中的神經遞質釋放和再攝取。2011年Kirshenbaum等[17]通過使用N-亞硝基-N-乙基脲來誘發(fā)Myshkin系小鼠鈉鉀依賴的腺苷三磷酸酶α3基因(ATPase，Na+/K+transporting，Alpha 3 polypeptid，Atp1α3)發(fā)生錯義突變，由野生型(+/+)突變?yōu)?Myk/[+])，Myk/[+]突變使一種正常表達的酶失去活性，導致大腦中總紅細胞Na+，K+-ATPase(NKA)活性降至36%～42%。突變后的小鼠表現出類躁狂癥狀，如探索行為增多、對獎勵偏好大、行動路線紊亂等。另一項研究顯示Atp1α3第四內含子雜合突變(Atp1α3[tm1Ling]或Atp1α3[+/-])的小鼠NKAα3的活性較野生型降低15%[18]。將該突變小鼠與野生型小鼠一同放入慢性可變應激源(chronic variable stressor，CVS)中，突變小鼠更容易出現絕望行為、體重變化、性欲減退等抑郁樣癥狀。鋰或α3亞基功能恢復可使上述行為正?；痆17, 18]。

1.3 細胞外信號調節(jié)激酶基因

細胞外信號調節(jié)激酶基因(extracellular regulated MAP kinase，Erk)參與的通路調控神經元的增殖、分化和可塑性[19]。2009年有研究發(fā)現，敲除Erk的小鼠表現為活動過多、不動時間減少、冒險或沖動性行為增多、獎勵動機增加，鋰鹽無法減少該行為異常，但丙戊酸鹽可以[20]。2014年另一研究發(fā)現，該通路還可以被腦源性神經營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)激活，推測該因子可能在BD的發(fā)病過程中起重要作用[21]。Krizo等[22]研究發(fā)現，BDNF單倍體缺乏突變小鼠表現為躁狂樣行為，如攻擊性、食欲增加、活動過度。

1.4 錨蛋白3基因

錨蛋白3基因(ankyrin 3，ANK3)是與雙相I型關聯度最大的基因[23]，其通過轉錄、翻譯生成錨蛋白G，后者是細胞骨架蛋白中的一種。錨蛋白G可以決定離子通道的位置，是產生動作電位的關鍵因素之一[24]。2012年Hatzimanolis等[25]研究發(fā)現，ANK3敲除與認知能力差，比如注意力不集中、持續(xù)注意力缺陷有關。2013年Leussis等[26]通過使用慢性病毒介導的RNA干擾進入小鼠海馬齒狀回或在雜合小鼠中破壞大腦特異性的ANK3來降低小鼠腦中錨蛋白G的表達。該小鼠在高架迷宮(elevated plus maze，EPM)中引起高度特異性的表型即焦慮相關行為較少，但在其他的評估中，比如聽覺及視覺感覺表現、感覺運動門控、聯想學習等方面與對照組沒有差別。鋰鹽可以逆轉ANK3敲低小鼠的行為改變。2017年Zhu等[27]采用不同小鼠雜交構建了前腦特異性錨蛋白G的所有主要同工型均純合缺失的模型，小鼠在EPM和明/暗盒測試中表現為活動過多、速度增快、探索行為增加等躁狂發(fā)作樣行為；在尾部懸吊試驗、強迫游泳試驗中靜止不動時間縮短，抑郁樣行為減少。鋰鹽及丙戊酸鹽能顯著改善小鼠的躁狂樣行為。

1.5 白蛋白D元素結合蛋白基因

白蛋白D元素結合蛋白基因(D-box binding PAR bZIP transcription factor，Dbp)編碼白蛋白D元素結合蛋白，后者是一種受Clock蛋白調節(jié)的轉錄因子[28]。2014年Levey等[29]使用收斂功能基因組學(functional genomics，CFG)方法將Dbp鑒定為BD潛在候選基因，研究發(fā)現Dbp雜合基因敲除的小鼠出現運動能力降低、對苯丙胺的反應減弱等抑郁樣行為，但當暴露于環(huán)境壓力下時，小鼠變得活躍，這種改變與BD患者由抑郁到躁狂的轉換類似，并能通過丙戊酸鹽來預防。

1.6 多巴胺轉運蛋白

多巴胺通路參與動機形成、運動控制、認知功能、生殖行為等過程[30]。多巴胺假說是BD發(fā)病機制重要的假說之一[21]。躁狂發(fā)作時，多巴胺能傳遞增加，機體的穩(wěn)態(tài)調節(jié)機制被激活，并通過各種機制下調了多巴胺受體突觸前及突觸后敏感性，多巴胺能傳遞減少，致抑郁發(fā)作；當多巴胺水平低到一定程度時，機體再次以相同機制上調關鍵要素，致躁狂發(fā)作，該病也因此呈現出周期性。研究者發(fā)現，當將小鼠多巴胺轉運蛋白(dopamine transporter，DAT)功能降低至野生型的10%時，小鼠會出現活動過多的躁狂樣表現[31]。但是，DAT敲低的小鼠無法模擬在人體內觀察到的前脈沖抑制(pre-pulse inhibitation， PPI)的感覺運動缺陷[32]。2017年Rodrigues等[33]發(fā)現，敲除DAT后小鼠可以模擬PPI的感覺運動缺陷，但此模型只能模擬BD躁狂發(fā)作[34]。2016年研究者通過慢性病毒載體系統(tǒng)成功操縱多巴胺系統(tǒng)，使用大鼠模擬了BD的周期性特點[35]。研究結果表明，多巴胺D1受體(D1R)過表達可以使大鼠表現出躁狂行為，但終止過表達則表現出抑郁樣行為，其具體機制仍未闡明?？赡苁钱擠1R過表達時，自動調節(jié)機制下調了D1R的表達，直至過表達終止后，多巴胺能傳遞減少。

此外，還可通過編輯其他基因來制作雙相動物模型。如2004年O'Brien等[36]發(fā)現，缺少1個編碼糖原合酶激酶3β基因(glycogen synthase kinase 3 beta，GSK-3β)的單倍體突變小鼠與野生型小鼠相比，強迫游泳試驗中探索行為和不動時間減少，但整體活動正常，這與鋰治療小鼠的結果相似。2008年Lan等[37]選取具有B細胞淋巴瘤2(B cell lymphoma 2，Bcl-2)雜合基因的小鼠為研究對象，敲除該基因后可表現出類似躁狂行為，如增加的尋求獎勵、苯丙胺敏感性增加，而且鋰可以減弱這些癥狀。

2 藥物誘導模型

1990年后，精神興奮劑所致嚙齒類動物的行為敏感性被用來模擬人類BD病情發(fā)展過程中間隔期的縮短。服用精神興奮類藥物后，動物處于認知能力下降[38]、PPI的感覺運動缺陷狀態(tài)[39]。用于動物模型制作的精神興奮劑有可卡因、苯丙胺、氯胺酮、二甲磺酸利地非他明、α-類脂酸、哇巴因GBR12909等[9,40]。這些藥物均能使動物產生類躁狂表現，可能被情緒穩(wěn)定劑如碳酸鋰、丙戊酸鈉等減弱。當撤掉精神興奮劑時，這些動物會表現出類抑郁癥狀，如活動減少、性行為減少、刺激閾值增高、蔗糖消耗降低等。Andreasen等[41]研究發(fā)現，α7煙堿型乙酰膽堿受體激動劑SSR180711能夠減少小鼠強迫游泳試驗中的不動時間。2000年Ferguson等[42]研究表明，另一種乙酰膽堿受體激動劑(SIB-1508Y)可以逆轉大鼠學習型無助模式中的逃逸缺陷。2013年Varela等[43]研究顯示，抑制膽堿酯酶的活性能夠誘發(fā)小鼠抑郁及焦慮樣行為。這些研究均表明膽堿能系統(tǒng)參與抑郁發(fā)作過程，鋰鹽及丙戊酸均能增加大鼠腦內乙酰膽堿酯酶活性。

3 其他模型

3.1 免疫激活模型

在過去的幾年中，研究者發(fā)現免疫系統(tǒng)在BD的發(fā)病過程中起著重要的作用。2014年Haarman等[44]發(fā)現，BD患者中促炎細胞因子水平是升高的。2017年Rose等[45]通過激活母體免疫系統(tǒng)(maternal immune activation，MIA)對暴露于MIA感覺運動門控的成年動物進行研究，發(fā)現小鼠重復性和刻板性行為增加，社交互動行為減少。Wachholz等[46]研究表明，即使是在成年，免疫系統(tǒng)的激活也會誘發(fā)抑郁、焦慮行為。

3.2 環(huán)境壓力模型

應激性生活事件與遺傳因素相結合是精神疾病發(fā)作的危險因素[9]。2015年Simhandl等[47]研究表明，近2/3的BD患者在再次發(fā)作或首次出現發(fā)作前6個月至少經歷了1次未達到或達到目標的生活事件。Vetulani[48]研究指出，在兒童的成長中(尤其是人生的第一階段)環(huán)境壓力起著重要的作用。早期母嬰分離[9](early maternal separation，EMS)會導致早期生活應激(early live stress，ELS)，暴露于慢性EMS的大鼠在成年后表現出焦慮行為異常、下丘腦-垂體-腎上腺軸功能異常、聽覺驚嚇反應升高、對急性應激源的反應增強等抑郁樣癥狀。該模型并未誘發(fā)躁狂樣行為，給予抗抑郁藥的效果不一，使用鋰鹽能夠預防與ELS相關的大腦變化。

4 總結與展望

BD是一種嚴重的慢性精神障礙，以情緒的異常波動為特征，常出現躁狂發(fā)作與抑郁發(fā)作相交替，復發(fā)率高，目前該病的發(fā)病機制尚不明確，因此準確建立動物模型至關重要。BD動物模型具有局限性：①目前尚無動物模型能夠完全模擬BD的臨床表現；②大多數動物模型均可用來模擬其他疾病，比如精神分裂癥、注意力缺陷多動障礙等，缺乏特定的動物模型；③動物模型絕大多數以嚙齒類動物作為來源，極少采用恒河猴、犬等，動物種屬過少；④尚未建立BD的體外細胞模型。未來研究應著力于躁狂與抑郁行為之間的轉換，建立符合動物模型三個標準的BD專用模型，進一步解釋BD的發(fā)病機制，為有效的臨床治療提供實驗依據。