中风后抑郁的啮齿动物模型：光血栓形成模型与内皮素-1模型的对比分析

《Experimental Neurology》：Rodent models of post-stroke depression: A comparative analysis of photothrombosis and endothelin-1 models

摘要：为了揭示卒中后抑郁（PSD）的病理机制并开发针对性治疗药物，需要可靠、可重复且具有临床转化能力的动物模型。传统的缺血性卒中模型受到高死亡率和较大、不均匀的梗死区域的限制，这些因素会干扰情感评估；而PSD在临床上表现为脑梗死后患者出现的继发性情感功能障碍。因此，理想的临床前PSD模型必须能够实现可控的局部脑损伤，并再现持续的抑郁样表型。近年来，光血栓形成（PT）和内皮素-1（ET-1）诱发的局部缺血已成为最广泛采用的啮齿类动物PSD模型，因为它们可以精确地造成局部脑损伤，并再现PSD的核心行为和分子特征。本综述系统地从手术方案、行为表型、组织病理学特征和神经生物学机制等多个维度比较了PT和ET-1模型，并总结了标准化的神经行为和分子检测方法。直接比较分析揭示了这两种模型的不同优势和缺点：PT方法可以生成高度可重复的皮质梗死和稳定的抑郁样行为，但仅限于表层脑组织，并且缺乏明确的缺血半影；相反，ET-1模型可以对皮下核团进行立体定位损伤，但其引发的情感缺陷不一致，通常需要结合慢性应激才能诱导出明显的PSD样表型。基于这些发现，我们提出了两个核心原则来选择合适的模型：首要因素是研究是否关注皮质或皮下神经回路，以及联合使用慢性应激显著提高了抑郁表型的可靠性和持续性，尽管其必要性取决于物种、品系、损伤部位和行为终点。在模型选择过程中平衡损伤定位的准确性和行为稳定性将为后续的PSD机制研究和临床前药物筛选提供坚实的实验基础。

引言：卒中后抑郁（PSD）是卒中后最常见的情绪障碍之一。由于方法学上的复杂性，包括评估时间的差异和诊断工具及标准的不同，准确估计PSD的患病率仍然具有挑战性。尽管如此，报道的PSD发病率在18%到33%之间，其中大多数新发病例出现在缺血损伤后的第一年内。在卒中后三个月内出现抑郁症状的患者中，约有53%会发展为持续性抑郁（Sarkar等人，2021；Musat等人，2024）。PSD显著影响了康复结果、认知功能和生活质量，并且与一般人群相比，死亡风险增加，自杀死亡的风险高出两倍（Musat等人，2024；Mishchenko等人，2025；Gao等人，2026）。尽管临床认识逐渐提高，但PSD的病理生理机制仍不清楚，目前的治疗主要依赖于经验性的抗抑郁方案，缺乏针对性的干预措施（Sun等人，2023；Zhang等人，2024；Zhou等人，2024；Li等人，2025；Zhang等人，2026）。这一空白与缺乏能够再现人类PSD病理特征和行为表型的理想动物模型密切相关。理想的PSD动物模型应满足以下操作定义的标准：1）精确定位的、大小可控的、一致性的、低死亡率的、可重复的局部脑缺血；2）稳定的缺血后抑郁样行为；3）行为变化与区域脑损伤、神经炎症和神经可塑性之间的明确关联；4）对治疗反应的可靠预测能力（Tao等人，2019；Thaysen等人，2024）。

常用的卒中模型包括大脑中动脉闭塞（MCAO）、双侧颈动脉缺血-再灌注、光血栓形成（PT）和内皮素-1（ET-1）诱导的局部缺血（Sommer，2017；Thaysen等人，2024）。MCAO模型能够很好地模拟人类局部缺血，具有良好的可控性和重复性，但其高侵入性、高死亡率和损伤的变异性限制了长期的行为研究（Sommer，2017）。相比之下，PT和ET-1模型可以精确地定位损伤，并具有高重复性，使其适合研究特定脑区（如前额叶皮层、纹状体、杏仁核）损伤与抑郁样行为之间的因果关系（Labat-gest和Tomasi，2013；Sommer，2017）。在PSD研究中，建模后的行为评估应涵盖两个关键方面：首先，通过神经学评分确认缺血是否成功，并排除行为测试中的运动干扰；其次，使用与抑郁和焦虑相关的行为测试来验证PSD样表型。测试应按照逐渐增加应激的顺序进行：开放场测试（OFT）以排除运动缺陷，然后是蔗糖偏好测试（快感缺失）、悬尾测试和强迫游泳测试（行为绝望），测试间隔≥24小时以最小化干扰并确保数据可靠性（Tao等人，2019；Musat等人，2024；Callaghan等人，2025）。

本综述系统总结了PT和ET-1啮齿类动物PSD模型的最新进展，重点比较了建模参数、行为表型、组织病理学特征及其在机制研究中的应用。我们进一步提出了一个基于研究的标准化模型选择框架和综合建模建议，旨在指导研究人员选择合适的PSD动物模型。例如，Tao等人回顾了各种PSD模型的方法学和症状评估（Tao等人，2019），指出综合模型具有更好的有效性，而应激-缺血相互作用的时间需要优化。Zhou等人从机制角度总结了手术和联合应激建模方法，强调了年龄和共病风险因素建模的不足（Zhou等人，2024）。Musat等人回顾了小鼠的MCAO、BCCAO和光化学模型，强调了运动、认知和抑郁样结果的行为测试，并指出了模拟人类症状的局限性（Musat等人，2024）。Callaghan等人分析了2003-2023年的实验性卒中行为测试，发现抑郁样评估不如感觉运动测试常见，但越来越多的研究关注这一点（Callaghan等人，2025）。这些研究提供了有价值的框架，但目前还没有专门针对PT和ET-1模型的系统比较或应用指南，而这些模型能够精确地定位损伤以探索抑郁的区域特异性机制。

传统的模型，如大脑中动脉闭塞（MCAO），会产生大范围、异质性的梗死区域，具有高死亡率和显著的运动干扰，这些限制了转化的有效性并使情感评估复杂化。相比之下，PT和ET-1模型提供了空间局限的、可重复的损伤，并且运动干扰最小，特别适合于剖析特定脑区的抑郁发病机制。本综述通过直接比较PT和ET-1模型在建模参数、行为表型和分子病理学方面的差异，阐明了它们在皮质与皮下定位方面的互补优势。我们提出了一个以研究目标为导向的标准化选择框架，明确了每种模型最佳应用的情况。它为基于表型的药物筛选、损伤部位特异性神经生物学关联的机制探究以及PSD的精准医学方法提供了实用指导。通过系统评估这两种模型相对于临床PSD特征的转化相关性和固有局限性，本综述旨在改进实验设计，减少研究间的差异，并最终有助于将临床前发现转化为可临床应用的策略。

尽管PT和ET-1模型的使用日益增加，但该领域仍存在一些基本争议未得到解决，缺乏共识直接阻碍了模型的标准化和转化解释。首先，单独的局部缺血是否足以诱导稳定的抑郁样行为仍存在争议。虽然一些在小鼠中的ET-1研究表明在没有额外应激的情况下也会出现持续的PSD样表型（Vahid-Ansari等人，2016；Qinlin等人，2022；Park等人，2023），但其他研究，尤其是在大鼠中进行的研究表明，单独的缺血不足以引起一致性的快感缺失或行为绝望，通常需要添加慢性应激才能获得明显的表型（Happ等人，2020；Bouchard等人，2025；Sakakima等人，2025）。这种物种依赖性的差异表明，可能是恢复机制而非损伤本身的存在决定了PSD的易感性，然而这种恢复的神经生物学基础仍不甚清楚（Fu等人，2026）。其次，不同损伤部位和啮齿品系在抑郁表型的出现和质量上存在显著差异。例如，向内侧前额叶皮质注射ET-1会在小鼠中一致诱导焦虑和抑郁样行为（Vahid-Ansari等人，2016；Zahrai等人，2020），而伏隔核缺血仅导致社交退缩，没有典型的抑郁症状（Bouchard等人，2025）。同样，光血栓形成模型在靶向前皮质时会产生明显的抑郁表型（Jin等人，2017；Ke等人，2023），但如果没有同时施加应激，顶叶皮层损伤则不会产生这样的效果（Tuersunjiang等人，2025）。这些部位和品系的特异性差异提出了关于研究结果普遍性的关键问题，并强调了标准化表型协议的迫切需求。第三，神经炎症和突触损伤是PSD的两个标志性病理特征。大多数研究表明，它们之间的关系仅是相关的而非机制性的。尽管许多报告指出PSD模型中促炎细胞因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）的水平升高和突触蛋白（SYP、PSD-95）或BDNF信号的抑制（Feng等人，2022；Tian等人，2025；Wu等人，2025），但尚无明确证据表明炎症是突触退化的驱动因素而不是其结果。最近使用小胶质细胞特异性敲除或NLRP3抑制剂的研究开始探讨这一层次结构（Ke等人，2023；Quan，2025；Fu等人，2026），但这些途径在皮质和皮下损伤中的作用是否一致仍不清楚。总的来说，这些未解决的争议凸显了需要一个并行比较分析的迫切需求，该分析不仅需要对比PT和ET-1模型，还需要明确建模参数、物种选择和应激范式如何影响神经生物学和行为结果的解释。

方法：本综述是一项系统的范围性综述，没有进行前瞻性协议注册。两位审稿人（Q.W.和W.T.）独立筛选标题和摘要，任何分歧通过第三位审稿人（Z.W.）进行协商解决。数据提取由一位审稿人完成，并由另一位审稿人交叉核对，以减少转录和解释错误。随后，全文文章根据预定义的资格标准进行了评估。

光血栓形成在PSD建模中的特点：这种方法通过静脉注射光敏染料Rose Bengal，然后用特定波长的激光（通常为532 nm）照射目标脑区，促进局部血管内血栓形成并减少血流量（Labat-gest和Tomasi，2013；Wong Zhang等人，2024）。该模型的主要优点包括梗死位置的高度可控性、损伤的一致性良好、最小干扰等。

ET-1在PSD建模中的特点：ET-1模型通过立体定向将内皮素-1注射到目标脑区，利用其强效的血管收缩作用诱导局部血管痉挛和血流量减少（Sommer，2017；Thaysen等人，2024）。该模型的显著优点包括能够精确靶向特定脑区（如mPFC、NAc、杏仁核），避免与大梗死相关的严重运动功能障碍，并便于独立评估。

两种模型的比较和局限性：PT和ET-1模型是目前PSD研究中广泛使用的两种局部脑缺血模型。它们在损伤控制精度、重复性、侵入性、行为表型稳定性和适用脑区方面存在显著差异（Sommer，2017；Thaysen等人，2024）。详细比较见表3。为了评估PT和ET-1模型的转化优势和局限性，比较应超越简单的对比，涵盖更多方面。

结论与展望：总体而言，PT和ET-1模型在PSD研究中提供了互补的优势：PT更适合皮质目标，而ET-1更适合皮下目标。在两种情况下，将局部缺血与慢性应激结合使用是获得稳定抑郁样表型的最可靠策略，尽管应激的必要性和强度应根据物种、品系和损伤部位进行实证确定。本综述提供了首次系统性的PT和ET-1模型 side-by-side 比较。

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作者贡献声明：Qingchen Wang负责写作——原稿撰写、方法论设计、概念化；Wenshi Tang负责写作——审阅与编辑、验证、数据分析；Yu Xia负责软件开发和验证；Jingning Teng负责软件开发和方法论协助；Lingjia Tang负责数据管理；Zhengchun Wang负责写作——审阅与编辑、监督、资源协调和项目管理工作。

出版同意：所有作者均已同意发表本文。

资助：本研究得到了宁波市科学技术计划项目（2025S168）、宁波市自然科学基金（2025J142）、浙江省教育厅科学研究基金（Y202559706）、浙江大学脑机智能国家重点实验室开放研究基金（BMI2500013）和K.C.的支持。王玛娜（Wong Magna）曾在宁波大学获得资助。
关于利益冲突的声明：
作者声明他们不存在任何已知的、可能影响本文所述研究的财务利益冲突或个人关系。
致谢：
感谢宁波大学健康科学中心的核心设施平台以及宁波大学实验动物中心提供的技术支持。
作者：王青尘（Qingchen Wang）、唐文石（Wenshi Tang）、夏宇（Yu Xia）、滕静宁（Jingning Teng）、唐凌嘉（Lingjia Tang）、王正春（Zhengchun Wang）
地址：中国浙江省宁波市丰华路818号，宁波大学健康科学中心，邮编315211