动物实验指南——悬尾实验(Tail suspension test,TST)

一、实验介绍

悬尾实验(Tail suspension test, TST)是一种经典而又能快速评价抗抑郁药物、兴奋药物、镇静药物药效的方法。该动物模型将实验动物的尾部进行固定,使其头部向下悬挂,动物在该环境中挣扎,企图摆脱该困境,在经过努力仍无法摆脱后,出现间断性不动,显示“行为绝望”状态。实验动物在该环境中拼命挣扎试图逃跑又无法逃脱,从而提供了一个无可回避的压迫环境,一段时间的实验后,记录处于该环境的动物产生绝望的不动状态过程中的一系列参数,动物的表现出的这种典型的“不动状态”,反映了一种被称之为“行为绝望状态”,这种行为绝望模型与抑郁症类似,而且对绝大多数抗抑郁药物敏感,而且其药效与临床药效显著相关,所以被广泛用于抗抑郁药物的初选。

二、实验工具

悬尾装置,医用胶带,VisuTrack摄像跟踪系统以及分析软件(上海欣软)。推荐使用塑料悬尾实验箱,尺寸通常为55cm高* 60cm*宽* 11.5cm深。为了防止动物之间的观察或相互作用,实验箱中间有一个挡板实验动物隔开。同时保证每只动物的隔间足够宽敞,让动物碰不到悬尾箱的箱壁。每个隔间的尺寸建议不低于:55cm高* 15cm*宽* 11.5cm深这个尺寸。小鼠的鼻子和实验室箱子的地板之间的大致距离建议为20-25厘米。分析软件推荐使用VisuTrack动物行为分析软件,软件可任意截取视频,准确性高。悬尾实验与旷场实验等测试不同,不应该跟踪动物的质心/重心。VisuTrack动物行为分析软件(上海欣软)通过调查小鼠四肢的真实动作,实时分析小鼠摇摆(绝望状态)、挣扎行为等指标,自动存储原始实验视频并可进行分析,减少了人为误差。

三、测试方法:

1)  将已在动物房适应了三天的动物从SPF动物房中拉入实验室。SPF级动物房应设置的参数为室温(22±2℃),湿度(40±20℃)%,12 h 昼夜交替灯光使动物有正常昼夜节律,实验动物在此环境可自由摄取食物和水。

2)  将动物轻柔地从笼中拿出来,以最快的速度将其尾巴固定好,不得给小鼠造成多余的压力和应激状态。具体操作为用医用胶带粘在距离尾巴尖端 1 cm,以便将动物的尾巴从装置悬挂杆上悬吊下来。动物尾巴尖端与地面之间的高度约为 30 cm,使小鼠呈头倒式位。

3)  摄像镜头需提前调好,将其调到水平对准小鼠身体的位置,以便录像可呈现完全的视野。

4)  实验总共需录视频 6 min,录像记录动物实验期间的行为,但记录后4min动物的不动时间。

5)  记录时长完成后,撕去医用胶布将实验动物小心取下来,并放回原笼中做好记录。

6)  所有动物测试完成后,及时清理仪器中的粪便和尿液。

四、主要的指标及行为学意义:

1)  肢体不动:当动物停止挣扎时,身体保持垂直倒悬状态,静止不动,这个指标可视为实验动物出现习得性无助后放弃挣扎的行为表现。动物在悬尾实验中的不动时间越长,表明动物的抑郁程度越重。

2)  挣扎行为:当动物出现企图挣扎、起身时的行为,动物的挣扎时间越短,表明动物的抑郁程度就更重。

五、数据如何统计:

记录实验动物的挣扎行为和不动时间,一般换算为以秒为单位的计量。通过与对照组进行对比,一般使用T检验即可,至于是否选择配对或未配对则需要跟自己的实验目的来选择,此处不展开说明。

六、注意事项

1.胶带要缠在接近动物尾巴尖端的地方,不要缠在靠近尾巴根部的地方,这样会影响动物的活动。若太靠下动物的挣扎与活动会受到限制,影响实验结果。

2.背景板要与动物的颜色形成强烈反差,以便软件识别,推荐使用白光背光板。例如用白色小鼠时,需要选用黑色的背景板,以便视频录制清晰,易分辨;反之亦然,用黑色的c57小鼠进行实验时,则需要考虑用白色的背景板来完成衬托和凸显。

3.不同品种的小鼠悬尾实验表现不同:例如空白对照组c57小鼠不动时间较长,均值多大于100s; 空白对照组的ICR 小鼠不动时间均值多小于100 s; 抑郁行为判断标准:不动时间与对照组相比有显著性增加(P < 0. 05)即可,并不需要单纯比较不动时长。

4.悬尾实验并不建议用较重的大鼠,因为大鼠只能通过它们的尾巴来支持它们的体重,这对大鼠来说是痛苦的。同样的道理,应该注意避免使用异常重的小鼠(例如用于模拟肥胖的小鼠),在这种情况下,实验者应该寻找替代性的测试,例如强迫游泳实验。

5.动物从饲养环境带入实验环境应适应一段时间,通常至少一个小时以上。

6.实验环境应保持安静,突然大或者一直持续的噪音会使实验动物惊慌失措。

7.小鼠悬尾实验持续时间通常为6分钟。与强迫游泳实验不同,小鼠在实验初期更容易表现出不动。

8. 底部建议放置一个可拆卸的拖盘,收集粪便或尿液。

9. 悬挂后动物鼻尖与设备地板之前的参考距离在 20~25 cm 左右。

10.短时间不建议将此实验重复第二遍,以免对实验动物的心理状态产生影响。

11.测试中,前肢只有小鼠运动,后肢不动,可视为动物的绝望状态

12.由于运动的惯性,小鼠的钟摆式活动也需要视为动物的绝望状态

13.悬尾与强迫游泳实验相比,该实验没有因浸泡在水中而导致体温降低的风险。这两个实验在灵敏度和性能上有各种重要的差异,一个实验的结果可能无法在另一个实验中重复,故应理性看待实验结果。

14.悬挂用的胶带应牢固地粘贴在小鼠尾部和悬挂杆上,并且足够坚固以承受正在测试的小鼠的重量。但是,胶带不应该过于粘滞应保证既可以顺利固定动物,又不至于在实验结束后难以从实验动物尾部移除,胶带尺寸可尽量统一。

15.实验结束后(通常是 6 分钟),将动物放回鼠笼,应轻轻将胶带从尾巴上拉下来,不要从尾巴上撕扯胶带,避免给动物带来痛苦。

16.清洁用品,每次实验完成,收集粪便和尿液,彻底擦拭悬挂盒等仪器设备。

17.在实验前几天和后几天推荐测试动物的行动能力,如自发活动等。目的是为了排除动物自身运动能力的影响,而更加说明是动物的抑郁程度不同而产生不动或挣扎样行为。

18.本实验在短期内不建议重复,若必须重复一般建议两次实验间隔半个月以上。

19.若是多只动物同一时间段做实验,则需要注意每只动物的间隔,以及动物与动物之间需要用不透明的挡板隔开,防止出现干扰。

悬尾实验步骤简单,时间短,在一段时间内出数据的效率很高。比起强迫游泳,关于温度没有什么太需要注意的地方,但一定要注重动物福利的落实和准确识别不动状态,做到识准、记准。

七、小结

悬尾试验非常适合测量引起急性抑郁症。各种类型的抗抑郁药物,例如三环类药物、选择性血清素再摄取抑制剂 (SSRI) 和单胺氧化酶抑制剂 (MAOI)、精神兴奋剂、精神安定药、抗焦虑药等,都已使用悬尾试验进行了测试,该模型和强迫游泳模型一样可靠,在抑郁等药物评价体系中占有不可替代的位置。

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