《Frontiers in Neurology》：Chronic post-traumatic stress disorder-related behavioral traits develop in female rats exposed to repetitive low-level blast injury and are reversible with (2R,6R)-hydroxynorketamine
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引言： 许多在服役期间经历过爆炸相关损伤的退伍军人患有慢性认知和心理健康问题。女性占美国现役军人的15%以上，且是美国退伍军人中增长最快的人群。十余年来，研究人员一直研究重复低强度爆炸暴露的大鼠模型，该模型旨在模拟军事环境中常见的爆炸相关暴露类型。雄性大鼠会出
引言： 许多在服役期间经历过爆炸相关损伤的退伍军人患有慢性认知和心理健康问题。女性占美国现役军人的15%以上，且是美国退伍军人中增长最快的人群。十余年来，研究人员一直研究重复低强度爆炸暴露的大鼠模型，该模型旨在模拟军事环境中常见的爆炸相关暴露类型。雄性大鼠会出现慢性认知和创伤后应激障碍（post-traumatic stress disorder，PTSD）相关特征，这些特征呈延迟性出现，并在暴露后持续超过1年。单次给予(2R,6R)-羟去甲氯胺酮[(2R,6R)-hydroxynorketamine，(2R,6R)-HNK]可逆转这些特征。本研究旨在确定雌性大鼠是否会出现类似的神经行为改变。
方法： 将10周龄雌性大鼠暴露于75.1 kPa爆炸超压，连续3天每天暴露1次。研究人员在爆炸暴露后1至4周对雌性大鼠进行行为学测试，并在暴露后28和29周再次测试。大鼠分别接受高架零迷宫（elevated zero maze，EZM）、明暗箱实验（light–dark emergence task）、新物体识别任务（novel object recognition，NOR）以及情境性和线索性恐惧学习及巴恩斯迷宫（Barnes maze）测试。研究人员测试了雌性大鼠对单次腹腔注射20 mg/kg (2R,6R)-HNK的反应。
结果： 爆炸暴露后，雌性大鼠出现慢性认知和行为特征。完整的行为表型呈延迟性发展。单次给予(2R,6R)-HNK可逆转雌性大鼠的行为改变，且无需额外给药，行为改善效应可持续4周。与雄性大鼠一致，雌性大鼠的代谢型谷氨酸受体mGluR2表达升高，且(2R,6R)-HNK治疗可逆转mGluR2的升高。与雄性大鼠相似，爆炸损伤的雌性大鼠中血清素受体5-HT2AR表达降低，但(2R,6R)-HNK治疗不影响其水平。
结论： 这些研究表明，在相同的爆炸暴露条件下，雌性大鼠表现出与先前在雄性大鼠中观察到的相似的行为特征。这些结果进一步支持(2R,6R)-HNK作为治疗爆炸诱导的神经行为效应的有前景的治疗候选药物，即使在行为特征充分建立后给药也有效。
论文解读：爆炸暴露雌性大鼠慢性PTSD相关行为表型及(2R,6R)-HNK的干预研究
一、研究背景与科学问题
创伤性颅脑损伤（traumatic brain injury，TBI）是军事服役期间最常见的损伤类型之一，而爆炸暴露是军事环境中相对独特的TBI成因。从伊拉克和阿富汗战场返回的退伍军人中，爆炸暴露导致了大多数TBI病例。近年来，军事职业性爆炸暴露——即训练和作战中常见的亚临床爆炸暴露——也日益受到关注。女性现役军人比例已达15.7%，新兵中占22.9%，且女性退伍军人使用退伍军人事务部（Department of Veterans Affairs，VA）医疗服务的人数自伊拉克和阿富汗战争以来已翻倍，增长速度超过男性退伍军人。女性在TBI后往往表现出更严重和更持久的症状，神经行为症状尤其是抑郁更为突出，因此研究女性TBI具有重要意义。
既往十余年，研究人员在雄性大鼠中建立了重复低强度爆炸暴露模型，该模型模拟伊拉克和阿富汗战争中常见的爆炸相关轻度TBI（mild TBI，mTBI）。爆炸暴露的雄性大鼠出现慢性认知和PTSD相关特征，并在暴露后持续超过1年。然而，现有爆炸暴露动物研究中涉及雌性的研究很少，且没有在具有慢性神经行为表型的模型中开展。氯胺酮的代谢产物(2R,6R)-羟去甲氯胺酮[(2R,6R)-HNK]在许多临床前模型中通过不同于氯胺酮的机制发挥快速抗抑郁样作用，且研究提示其作用依赖mGluR2。鉴于雄性大鼠爆炸暴露后mGluR2慢性升高，研究人员先前验证了(2R,6R)-HNK可逆转雄性大鼠爆炸诱导的行为特征。本研究旨在确定雌性大鼠在相同爆炸暴露条件下是否出现类似的行为改变，并验证(2R,6R)-HNK在雌性大鼠中的治疗效果。
二、主要技术方法
本研究使用32只10周龄雌性Long Evans hooded大鼠（250–350 g，购自Charles River Laboratories）。爆炸暴露采用James J. Peters VA医学中心的激波管装置，大鼠在异氟烷麻醉下接受75.1 kPa（10.9 psi）爆炸超压暴露，连续3天每天1次。行为学测试包括高架零迷宫（EZM）、明暗箱实验、新物体识别任务（NOR）、情境性和线索性恐惧条件化以及巴恩斯迷宫。药物实验中，爆炸暴露雌性大鼠接受单次腹腔注射20 mg/kg (2R,6R)-HNK或生理盐水。阴道涂片采用改良巴氏染色法评估动情周期。生化分析采用Western blot检测前部皮层中mGluR2、mGluR3和5-HT2AR的表达水平。
三、研究结果
爆炸暴露对动物健康的一般影响： 爆炸暴露对一般健康或梳理行为无明显影响，但爆炸暴露大鼠在爆炸后30周晚期行为测试结束时体重比假手术组约重17%。
爆炸暴露序列前及期间雌性大鼠的动情周期： 在爆炸暴露第1、2、3天收集阴道涂片，两组大鼠在各时间点的动情周期阶段相对频率均无显著差异，表明爆炸暴露前及暴露期间两组动情周期状态相当。
早期行为测试（爆炸后1–4周）： 爆炸暴露后1周内，雌性大鼠在EZM和明暗箱实验中未表现异常。但在NOR任务中，爆炸暴露雌性大鼠在训练阶段探索两个相同物体的时间与假手术组相当，但在短期记忆（short-term memory，STM）和长期记忆（long-term memory，LTM）测试中对新物体均未表现出偏好，LTM辨别指数显著降低。恐惧条件化测试中，训练阶段两组冻结反应相似，情境性测试无组间差异，但在线索性测试中，爆炸暴露雌性大鼠在新型环境中呈现音调时冻结反应显著增加，表明存在夸大的恐惧学习。爆炸后4周巴恩斯迷宫测试中，爆炸暴露雌性大鼠的训练曲线和探针试验潜伏期与假手术组无差异。
晚期行为测试（爆炸后28–29周）： 爆炸后28周EZM测试连续两天，爆炸暴露雌性大鼠运动距离、速度和活动时间与假手术组相似，但进入开放臂潜伏期更长、开放臂进入次数更少、开放臂停留时间更短、穿越至第二个开放臂的潜伏期更长，表现出焦虑表型。NOR测试结果与早期相似，爆炸暴露雌性大鼠在STM和LTM中均表现出辨别缺陷。恐惧条件化测试结果与早期一致，训练和情境性测试无组间差异，但线索性测试中爆炸暴露组冻结反应显著增加。
(2R,6R)-HNK逆转爆炸诱导的认知特征和 altered 恐惧学习： 药物实验将大鼠分为假手术+盐水、爆炸+盐水和爆炸+(2R,6R)-HNK三组。给药后24小时开始的NOR测试中，爆炸+盐水组对新旧物体探索时间无差异，而爆炸+(2R,6R)-HNK组对新物体探索时间显著增加，表明(2R,6R)-HNK逆转了NOR缺陷。给药后1周的线索性恐惧测试中，爆炸+盐水组冻结显著多于假手术+盐水组，而爆炸+(2R,6R)-HNK组冻结显著少于爆炸+盐水组且与假手术组无差异。给药后4–5周复测，NOR和线索性恐惧的改善效应仍持续存在。给药后8周NOR测试中，爆炸+(2R,6R)-HNK组对新物体不再表现偏好，提示药物效应已消失；给药后9周线索性恐惧测试中三组冻结反应相似，爆炸组出现恐惧消退，药物效应无法判定。巴恩斯迷宫测试在给药后2周进行，无表型且无药物效应。
(2R,6R)-HNK逆转爆炸诱导的mGluR2表达改变但不影响5-HT2AR： Western blot分析显示，与雄性大鼠一致，雌性爆炸暴露大鼠前部皮层mGluR2表达升高，(2R,6R)-HNK治疗可逆转此升高。mGluR3在爆炸后依归一化方法不同表现为不变或降低，且不受(2R,6R)-HNK影响。5-HT2AR在爆炸损伤雌性大鼠中降低，但(2R,6R)-HNK治疗不影响其水平。
四、讨论与结论
讨论总结： TBI病史在VA精神卫生机构就诊的退伍军人中常见，爆炸相关mTBI与PTSD的关联是伊拉克和阿富汗战争退伍军人的显著特征。恐惧学习被认为是人类PTSD的关键模型，爆炸暴露大鼠的夸大线索性恐惧反应提示杏仁核过度活跃。女性对TBI的反应存在性别差异，症状更多且恢复更慢。本研究证实雌性大鼠在重复爆炸暴露后出现与雄性大鼠相似的慢性行为表型，包括EZM中的焦虑、NOR中的认知改变和夸大的线索性恐惧反应，且情境性恐惧反应和巴恩斯迷宫学习正常。(2R,6R)-HNK单次给药在雌性大鼠中产生持续4周的行为逆转效应。值得注意的是，(2R,6R)-HNK在雌性小鼠中的药代动力学与雄性不同，雌性小鼠血浆Cmax约高25%，AUC增加约30–40%，因此雌性大鼠可能接受了更高的有效剂量，需要进一步的药代动力学研究。机制上，(2R,6R)-HNK逆转mGluR2升高支持mGluR2相关机制参与其作用。5-HT2AR降低不被(2R,6R)-HNK逆转，提示逆转5-HT2AR水平并非(2R,6R)-HNK治疗作用所必需。研究局限性包括仅使用单批雌性大鼠、重复麻醉可能影响表型、同一动物长期反复测试可能存在遗留效应、药物研究未包含假手术+(2R,6R)-HNK组、生化评估仅限于Western blot、动情周期数据仅在爆炸暴露时收集。
结论翻译： 遭受重复低强度爆炸暴露的雄性大鼠会出现延迟出现并持续超过1年的慢性认知和PTSD相关特征。本研究发现，雌性大鼠在爆炸暴露后出现一组相似的神经行为改变，并在爆炸后持续存在超过8个月。这些动物因此可作为研究爆炸暴露后男女退伍军人常见慢性神经行为综合征的模型。与先前在雄性大鼠中的发现一致，单次给予(2R,6R)-HNK——即使在行为特征充分建立后给药——也能产生持续4–5周无需额外给药的持续行为获益。综合来看，这些发现支持(2R,6R)-HNK作为爆炸相关神经行为后遗症的候选治疗药物。
