Jump to content

Животная модель шизофрении

Лабораторная крыса-альбинос
Лабораторные крысы используются в некоторых животных моделях шизофрении.

Исследования психического расстройства , вызванного шизофренией , включают в себя множество моделей животных в качестве инструмента, в том числе на доклинической стадии разработки лекарств .

Некоторые модели имитируют дефекты шизофрении. Они подразделяются на четыре основные категории: фармакологические модели, модели развития, модели поражений и генетические модели. Исторически наиболее широко использовались фармакологические или лекарственные модели. Они включают манипуляцию различными системами нейромедиаторов , включая дофамин , глутамат , серотонин и ГАМК . Модели поражения , в которых повреждается область мозга животного, возникли на основе теорий о том, что шизофрения связана с нейродегенерацией и что проблемы в процессе развития нервной системы причиной заболевания являются . Традиционно модели шизофрении на грызунах в основном нацелены на симптомы, аналогичные положительным симптомам шизофрении , при этом некоторые модели также имеют симптомы, аналогичные отрицательным симптомам . Однако недавние разработки в области исследований шизофрении нацелены на когнитивные симптомы как на одни из наиболее изнурительных и влиятельных в повседневной жизни пациентов, и, таким образом, они стали более крупной мишенью в моделях шизофрении на животных. [1] Животные, используемые в качестве моделей шизофрении, включают крыс , мышей и приматов .

Использование и ограничения

[ редактировать ]

Моделирование шизофрении у животных может варьироваться от попыток имитировать весь спектр симптомов, обнаруженных при шизофрении, до более специфического моделирования, исследующего эффективность антипсихотических препаратов . У каждой крайности есть свои ограничения: моделирование всего синдрома часто терпит неудачу из-за сложности и гетерогенной природы шизофрении, а также из-за сложности перевода конкретных диагностических критериев человека, таких как дезорганизованная речь, на животных. Моделирование, специфичное для антипсихотических средств, сталкивается с аналогичными проблемами, одна из которых заключается в том, что оно бесполезно для открытия лекарств с уникальными механизмами действия, в то время как традиционные лекарства от шизофрении имеют генерализованные эффекты (блокирование дофаминовых рецепторов), что затрудняет привязку результатов конкретно к шизофрении. . Таким образом, разработка моделей, основанных на определенном признаке или симптоме шизофрении, стала более распространенным подходом. Преимущество этого подхода состоит в том, что результаты с большей вероятностью будут действительными для разных видов. [2]

Чтобы модель на животных была полезна при разработке методов лечения, результаты модели на животных должны быть преобразованы в результаты у пациента с шизофренией, это называется валидностью модели. [3] Критерии оценки достоверности моделей шизофрении на животных включают физическую валидность , конструктную валидность и прогностическую достоверность . [3] [4] Хотя ни одна модель на животных не может полностью охватить все аспекты шизофрении, достигнут прогресс в использовании животных для моделирования шизофрении и ее связи с другими психическими расстройствами, такими как зависимость . [5]

Достоверность модели шизофрении на животных можно измерить с помощью нескольких поведенческих, клеточных и анатомических характеристик (фенотипа модели ). [2]

Поведенческие черты

[ редактировать ]
Предимпульсное торможение
Предимпульсное торможение (PPI) — это подавление реакции на пугающий стимул, когда этому стимулу предшествует более слабый стимул. Нарушения показателей ИПП наблюдаются у пациентов с шизофренией. [2] [6]
Скрытое торможение
Аномалии скрытого торможения связаны с острыми явлениями шизофрении. при скрытом торможении частое предъявление стимула снижает скорость, с которой стимул приобретает смысл. [2]
Парный клик-литник
При стробировании по парному щелчку или стробировании P50 щелчок, который быстро следует за предыдущим щелчком, приводит к уменьшенному отклику. Это ворота снижено у больных шизофренией по сравнению с нормальными субъектами. [2]
Социальный уход
Одним из негативных симптомов шизофрении является социальная изоляция, которую моделируют социально изолирующие животные. [2]
Локомоторные особенности
Некоторые локомоторные изменения, включая стереотипию , используются для проверки достоверности моделей на животных. Локомоторные аномалии часто встречаются у больных шизофренией. [2]
Обработка контекста
Одним из когнитивных симптомов шизофрении является нарушение обработки контекста. Животные модели шизофрении показали некоторую достоверность при воспроизведении специфической для шизофрении модели дефицита обработки контекста. [1]
Рабочая память
Дефицит рабочей памяти является основным дефицитом у пациентов с шизофренией, причем сопоставимый дефицит используется в качестве меры достоверности на животных моделях. [7]

Другие черты

[ редактировать ]
Кортикальный объем
Уменьшенный объем префронтальной коры является анатомической особенностью пациентов с шизофренией, которая используется для проверки достоверности моделей на животных. [2]
Экспрессия гена рецептора NMDA
Вариации экспрессии NR 2B и NR 1 субъединиц рецептора NMDA используются для тестирования моделей развития животных. [2]
Выброс дофамина
Нейровизуализационные исследования пациентов с шизофренией выявили повышенное высвобождение дофамина после лечения амфетамином по сравнению с нормальным контролем. [2]

Фармакологические модели

[ редактировать ]
Диаграмма, показывающая пути дофамина и задействованные области мозга.
Дофаминовые пути и связанные с ними области мозга. (VTA — вентральная область покрышки .)

В дофаминовой гипотезе шизофрении предполагалось, что шизофрения вызвана нарушением дофаминовой нейротрансмиссии. Дофамин — это моноаминовый нейромедиатор , который участвует в других заболеваниях, таких как болезнь Паркинсона . Имеются данные о повышенной активности мезолимбического пути , дофаминергического пути , у больных шизофренией. Это связано с открытием повышенного уровня декарбоксилазы L-ДОФА в мозге этих пациентов. L-ДОФА-декарбоксилаза — это фермент , который превращает L-ДОФА в дофамин путем удаления карбоксильной группы . [8] Впервые были созданы животные модели шизофрении путем изменения дофаминергической системы с помощью лекарств. [9]

Постоянное лечение грызунов моделями амфетамина демонстрирует симптомы шизофрении, включая гиперактивность, устойчивые нарушения предимпульсного торможения и когнитивные нарушения, связанные с префронтальной корой, включая дефицит внимания. Ни негативных симптомов, таких как проблемы с социальным взаимодействием, ни дефицита, связанного с гиппокампом, не наблюдается на моделях грызунов, получающих амфетамин. Антипсихотики клозапин и галоперидол устраняют влияние амфетамина на внимание у крыс. [9]

Глутамат

[ редактировать ]

Глутамат является наиболее распространенным возбуждающим нейромедиатором в позвоночных нервной системе . Доказательства участия глутамата в развитии шизофрении включают аналогичные симптомы, которые вызываются глутаматных рецепторов NMDA, антагонистами такими как фенциклидин (PCP) и кетамин . PCP является неконкурентным антагонистом рецепторов NMDA, вызывающим галлюцинации и бред у нормальных людей. На крысиных моделях при остром введении PCP наблюдаются нарушения когнитивных функций, дефицит социального взаимодействия, локомоторные аномалии и дефицит предимпульсного торможения. Данные о том, что постоянное употребление и злоупотребление PCP у людей приводит к длительному дефициту после периода лечения, привели к предположению, что этот режим у грызунов может быть более точной моделью шизофрении, чем острое введение. Был разработан ряд протоколов для моделей хронического ПЦП на животных с различными эффектами. Эффекты некоторых, но не всех протоколов можно обратить вспять лечением антипсихотиками. На модели приматов было обнаружено, что PCP вызывает когнитивные нарушения, которые устраняются клозапином. [9]

Серотонин

[ редактировать ]

Серотонин — это моноаминовый нейромедиатор, который связан с шизофренией. Классы психоделических препаратов рецепторы индоламины и фенэтиламины могут влиять на серотонинергические -НТ 5 . ЛСД , индоламин, влияет на привыкание к испугу и предимпульсное торможение испуга, которые являются индикаторами шизофрении человека. [8]

ПЕРЕДНИЙ

[ редактировать ]

Гамма-аминомасляная кислота (ГАМК) является основным тормозным нейромедиатором. ГАМКергическая система может быть вовлечена в развитие шизофрении из-за ее взаимодействия с дофаминергической системой. Пикротоксин , антагонист ГАМК А рецептора , вызывает преимпульсное торможение испуга у крыс. Галоперидол , антипсихотический препарат, снижает этот эффект. [8]

Поражения

[ редактировать ]

Исследования нейроразвития и нейродегенеративных аспектов шизофрении привели к использованию моделей поражений для изучения этих аспектов. Поражение – это повреждение участка ткани по любой причине. Доказательством нейродегенеративной теории является уменьшение объема коры головного мозга и увеличение объемов желудочков ( полостей головного мозга, содержащих спинномозговую жидкость ), связанных с шизофренией. Большинство нейродегенеративных заболеваний приводят к увеличению количества глиальных клеток , таких как астроциты , этого не наблюдается при шизофрении. Доказательства в пользу теории развития нервной системы включают связь некоторых физических отклонений с шизофренией. [8]

Области мозга, используемые в моделях поражения шизофрении, включают префронтальную кору, гиппокамп и таламус . На крысиных моделях поражения префронтальной коры вызывали усиление и пролонгацию реакции на стресс и снижение предимпульсного торможения испуга при лечении апоморфином . [8]

Неонатальное поражение вентрального гиппокампа

[ редактировать ]

Неонатальные поражения вентральной части гиппокампа у крыс (крысы NVHL) являются широко изученной моделью развития шизофрении на животных. Крысы с НВХЛ детально имитируют многие симптомы шизофрении. [10] Поведенческие нарушения, вызванные НВХЛ, наблюдаются после полового созревания и включают агрессию и нарушения социального взаимодействия. Точные последствия поражения зависят от дня, в который его вводят. [9]

Модели развития

[ редактировать ]

Эпидемиологические исследования показали, что факторы окружающей среды во время беременности или во время родов могут увеличить вероятность развития шизофрении. [9]

Метилазоксиметанол ацетат

[ редактировать ]
Молекулярная модель
Молекулярная модель ацетата метилазоксиметанола.

Метилазоксиметанолацетат (МАМ) используется во время беременности, чтобы повлиять на аспекты развития нервной системы . МАМ избирательно воздействует на нейробласты в центральной нервной системе . Поскольку нейробласты — это клетки, которые становятся нейронами, вмешательство в них с помощью МАМ подавляет те области мозга, которые развиваются наиболее быстро. Таким образом, эффекты МАМ зависят от стадии развития, на которой его вводят, или от гестационного возраста субъекта. В исследованиях на крысах введение МАМ на 17-й день беременности (GD17) приводит к нескольким когнитивным и анатомическим изменениям, которые являются общими для пациентов с шизофренией. Толщина гиппокампа и таламуса уменьшена , локомоторные эффекты амфетаминов и частота спонтанных импульсов допоминергических нейронов вентральной покрышки увеличены, наблюдаются дефекты рабочей пространственной памяти. [9] [11]

Социальная изоляция

[ редактировать ]

Крысы имеют специфическую социальную организацию внутри колоний. В моделях социальной изоляции щенки, которых после отлучения от груди помещают в отдельные клетки, демонстрируют изменения в поведении во взрослом возрасте и нарушение развития нервной системы. Эти изменения сохраняются и после повторного вселения в колонию во взрослом возрасте. Вызванные поведенческие нарушения включают неофобию , более сильную реакцию на новый раздражитель, локомоторную гиперактивность и повышенную агрессию. Неспособность крыс, изолированных от социальной изоляции, адаптироваться к новой среде обитания может быть вызвана повышенной мезолимбической дофаминергической активностью. [9]

Генетические модели

[ редактировать ]

Исследования с участием близнецов показали, что шизофрения является наследственным заболеванием. Хотя ни один ген не отвечает за это заболевание, было идентифицировано большое количество возможных генов. Генетические модели шизофрении на животных часто включают нокаутных мышей , генетически модифицированных мышей, у которых один или несколько из этих генов удалены или повреждены. [9]

Нарушенный при шизофрении 1 (DISC1) был одним из первых генов, вовлеченных в развитие шизофрении. По состоянию на 2011 год было разработано семь различных линий моделей мышей DISC1. Как и у пациентов с шизофренией, мыши DISC1 имеют увеличенный размер бокового желудочка , уменьшенный размер коры, изменения в гиппокампе и изменения в предимпульсном торможении испуга, которые обращаются при лечении галоперидолом и клозапином . [9]

Одна модель мыши DISC1 индуцируется мутагенным химическим веществом ENU . ЕНУ вводит миссенс-точечные мутации ; скрининг мутаций в определенном экзоне DISC1 может создать мышиные модели с поведенческими нарушениями, подобными шизофрении. [12]

Нейрегулин 1 и связанные с ним гены

[ редактировать ]

Ген NRG1 кодирует нейрегулин 1 , фактор роста , который имеет решающее значение для развития нервной системы, а также нейротрансмиссии и формирования синапсов у взрослых. NRG1 и ген рецептора, с которым связывается нейрегулин 1, ERBB4 , были протестированы в качестве возможных моделей шизофрении на животных. Хотя мыши, которые имеют две копии нокаутной версии NRG1 ( гомозиготны по ней), не выживают, были разработаны жизнеспособные модели животных с использованием гетерозиготного или частичного нокаута. Одной из таких мышиных моделей является гетерозиготное удаление EGF-подобного домена нейрегулина 1, эти модели называются Nrg1(ΔEGF). +/− мыши. Nrg1(ΔEGF) +/− Было показано, что у мышей наблюдаются проблемы с социальным взаимодействием, снижается предимпульс торможения и увеличивается спонтанное передвижение. Другие модели нейрегулина 1 включают гетерозиготное удаление трансмембранного домена (Nrg1(ΔTM) +/− мыши) и домен иммуноглобулина (Nrg1(ΔIg) +/− мыши). Nrg1(ΔTM) +/− мыши проявляют гиперактивность в различных условиях, эффект которой снижается атипичным антипсихотиком клозапином . [9]

Дисбиндин

[ редактировать ]

Дисбиндин — это белок, кодируемый геном DTNBP1, который связан с шизофренией. [3] Дисбиндин может участвовать в изменениях нейротрансмиссии, наблюдаемых у пациентов с шизофренией. По данным С.А. Джонса и др ., DTNBP1 «в настоящее время считается одним из наиболее многообещающих генов-кандидатов, отвечающих за предрасположенность к шизофрении». [9] Одна естественная модель животного, включающая дисбиндин, sdy (песчаная) мышь, имеет ряд анатомических изменений по сравнению с нормальными мышами, включая изменения в гиппокампе. Мыши Sdy имеют гомозиготные мутации по DTNBP1 и лишены способности продуцировать дисбиндин, гетерозиготные мутанты могут быть получены путем скрещивания мышей sdy с линией нормальных мышей. [9]

Продолжительность: 22 секунды.
Мышка Рилер.

Рилин — это белок, который участвует в синаптической пластичности и синаптогенезе в головном мозге. количество белка и его информационной РНК В лобной коре, мозжечке и гиппокампе больных шизофренией снижено . Нокаутные мыши, у которых нарушен ген рилина, называются мышами-рилерами . У гомозиготных мышей-рилер наблюдаются резкие изменения походки и другие поведенческие аномалии ( проиллюстрировано на видео ); эти изменения выходят за рамки тех, которые связаны с шизофренией. [9]

Гетерозиготные мыши-рилеры демонстрируют более низкое социальное доминирование в некоторых тестах, но другие социальные дефициты, наблюдаемые при шизофрении, отсутствуют. [13] Мыши Рилера также имеют шизофреноподобные анатомические дефекты в лобной коре, но имеют мало когнитивных дефектов, связанных с этой областью и обнаруживаемых при шизофрении. Тесты с использованием водного лабиринта Морриса показали, что мыши-рилеры не имеют нарушений в пространственной памяти , которые наблюдаются у пациентов с шизофренией. [9]

Другие генетические модели

[ редактировать ]
G72/G30
Генный комплекс G72 / G30 является возможным фактором риска шизофрении; Животные-мутанты мужского пола имеют менее агрессивное поведение и имеют нарушения обоняния . [13]
ГЧП 3 ГК
PPP 3 CC — ген, мутации в котором являются факторами риска шизофрении; нокаутные модели животных имеют социальный дефицит. [13]

16p11.2 Дублирование

Микродупликация участка хромосомы 16p11.2 размером 600 т.п.н. связана со значительно повышенным риском развития шизофрении. [14] [1] Этот регион сохраняется у нескольких видов, включая мышей и крыс. Это сделало его популярным объектом для текущих исследований моделей шизофрении на грызунах.

Удаление 22q11.2

Делеция в хромосоме 22q11.2 представляет собой самый сильный известный генетический риск, связанный с шизофренией: у 25% людей с этой делецией в конечном итоге тесты на шизофрению дают положительный результат. [15]

См. также

[ редактировать ]
  1. ^ Перейти обратно: а б Блэкман, Рэйчел К.; Макдональд, Ангус В.; Чафи, Мэтью В. (октябрь 2013 г.). «Влияние кетамина на способность обработки контекста у обезьян: новая модель когнитивного дефицита при шизофрении у животных» . Нейропсихофармакология . 38 (11): 2090–2100. дои : 10.1038/нпп.2013.118 . ISSN   1740-634X . ПМЦ   3773669 . ПМИД   23660706 .
  2. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж Гейер, Массачусетс; Могаддам, Б. (2002). «Глава 50: Модели животных, имеющие отношение к шизофрении» . Нейропсихофармакология: пятое поколение прогресса . Американский колледж нейропсихофармакологии. ISBN  0781728371 . Архивировано из оригинала 20 октября 2013 г. Проверено 11 июня 2012 г.
  3. ^ Перейти обратно: а б с Уилсон, К; Терри А.В.-младший (июль 2010 г.). «Модели шизофрении на животных, связанные с развитием нервной системы: роль в открытии и разработке новых лекарств» . Клиническая шизофрения и родственные ей психозы . 4 (2): 124–37. дои : 10.3371/CSRP.4.2.4 . ПМК   4400734 . ПМИД   20643635 .
  4. ^ Янг, Дж.В.; Чжоу, X; Гейер, Массачусетс (2010). «Животные модели шизофрении» . Поведенческая нейробиология шизофрении и ее лечение . Гейдельберг: Спрингер. стр. 391–433. ISBN  9783642137167 .
  5. ^ Менне, Виктория; Чесворт, Роуз (16 января 2020 г.). «Коморбидность шизофрении и наркомании: последние достижения в нашем понимании поведенческой восприимчивости и нервных механизмов» . Нейроанатомия и поведение . 2 : е10. дои : 10.35430/nab.2020.e10 . ISSN   2652-1768 .
  6. ^ Ван, Л; Томас, З; Писипати, С; Джарвис, СП; Бутрос, Нью-Йорк (апрель 2017 г.). «Тормозной дефицит в предимпульсном торможении, сенсорном стробировании и антисаккадном движении глаз при шизотипии». Международный журнал психофизиологии . 114 : 47–54. doi : 10.1016/j.ijpsycho.2017.02.003 . ПМИД   28189549 .
  7. ^ Кастнер, Стейси А.; Гольдман-Ракич, Патрисия С.; Уильямс, Грэм В. (июнь 2004 г.). «Модели рабочей памяти на животных: идеи по устранению когнитивной дисфункции при шизофрении» . Психофармакология . 174 (1): 111–125. дои : 10.1007/s00213-003-1710-9 . ISSN   0033-3158 . ПМИД   15205882 . S2CID   22685001 .
  8. ^ Перейти обратно: а б с д и Маркотт, скорая помощь; Пирсон, DM; Шривастава, Л.К. (ноябрь 2001 г.). «Животные модели шизофрении: критический обзор» . Журнал психиатрии и неврологии . 26 (5): 395–410. ПМК   167198 . ПМИД   11762207 .
  9. ^ Перейти обратно: а б с д и ж г час я дж к л м н Джонс, Калифорния; Уотсон, DJG; Фоне, KCF (1 октября 2011 г.). «Животные модели шизофрении» . Британский журнал фармакологии . 164 (4): 1162–1194. дои : 10.1111/j.1476-5381.2011.01386.x . ПМЦ   3229756 . ПМИД   21449915 .
  10. ^ О'Доннелл, П. (редактор) (2011). Животные модели шизофрении и родственных расстройств . Нью-Йорк: Humana Press. ISBN  9781617791567 . {{cite book}}: |last= имеет общее имя ( справка )
  11. ^ Градецкий, Ева; и др. (28 сентября 2011 г.). «Крысиная модель метилазоксиметанолацетата (MAM-E17): молекулярные и функциональные эффекты в гиппокампе» . Нейропсихофармакология . 37 (2): 364–377. дои : 10.1038/нпп.2011.219 . ПМЦ   3242314 . ПМИД   21956444 .
  12. ^ Сава, Акира, изд. (2009). Генетические модели шизофрении (1-е изд.). Амстердам: Elsevier Science. ISBN  9780444534309 .
  13. ^ Перейти обратно: а б с О'Туатай, CM; Кирби, BP; Моран, премьер-министр; Уоддингтон, JL (март 2010 г.). «Модели мутантных мышей: связь генотипа-фенотипа с негативными симптомами шизофрении» . Бюллетень шизофрении . 36 (2): 271–88. дои : 10.1093/schbul/sbp125 . ПМЦ   2833123 . ПМИД   19934211 .
  14. ^ Маккарти, Шейн Э.; Макаров Владимир; Киров, Георгий; Аддингтон, Анжен М.; Макклеллан, Джон; Юн, Сынтай; Перкинс, Диана О.; Дикель, Дайан Э.; Кусенда, Мэри; Крастошевский, Ольга; Краузе, Верена; Кумар, Равинеш А.; Грозева, Детелина; Малхотра, Дирадж; Уолш, Том (ноябрь 2009 г.). «Микродупликации 16p11.2 связаны с шизофренией» . Природная генетика . 41 (11): 1223–1227. дои : 10.1038/ng.474 . ISSN   1546-1718 . ПМК   2951180 . ПМИД   19855392 .
  15. ^ Ван, Лили; Бут, Эрик; Бассетт, Энн С. (май 2017 г.). «Обновленная информация о синдроме делеции 22q11.2 и его значении для шизофрении» . Современное мнение в психиатрии . 30 (3): 191–196. дои : 10.1097/YCO.0000000000000324 . ISSN   1473-6578 . ПМИД   28230630 . S2CID   2026063 .
[ редактировать ]
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 22af9b1dac3dbcabb64fa6ea02d8d445__1713882600
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/22/45/22af9b1dac3dbcabb64fa6ea02d8d445.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Animal model of schizophrenia - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)