相對小鼠來說，大鼠更合適用于毒理學、畸形學、內分泌學、腫瘤學、神經病學、實驗老年學、心血管、牙科和實驗寄生蟲學等領域的研究。

在神經退行性疾病方面，Pink1和DJ-1敲除的大鼠在8月齡時表現出中腦黑質多巴胺神經元50%以上的丟失，相比于小鼠表型的不明顯，大鼠基因編輯模型給了我們更多治療帕金森病的希望。這也是第一次在基因編輯動物模型中發(fā)現多巴胺神經元的丟失。同時這些大鼠也在檢測運動神經元功能的行為學實驗中出現了癥狀。今天我們給大家分享一篇文獻，來解析大鼠在神經領域的應用。

研究背景
應激導致的神經炎癥是抑郁癥發(fā)病的重要機制，經皮耳迷走神經刺激（taVNS）是一種治療抑郁癥的無創(chuàng)替代療法。迷走神經抗炎信號是由α7煙堿乙酰膽堿受體（α7nAchR）介導，因海馬調節(jié)情緒且是α7nAchR分布最多的區(qū)域之一。因此，實驗采用α7nAchR基因敲除模式大鼠（賽業(yè)生物構建）探討海馬小膠質細胞上的α7nAchR在taVNS抗抑郁中的作用機制。
 

圖1. taVNS干預部位-耳甲區(qū)。

研究方法
將大鼠分為野生組、模型組、taVNS組、α7nAchR(-/-)+taVNS組、海馬α7nAchR拮抗劑+taVNS組（Hi MLA+taVNS）、海馬生理鹽水+taVNS組（Hi saline+taVNS），每組10只。

除野生組外，其余大鼠應用慢性不可預知性應激方法（CUMS）造模42天，以制備抑郁樣模型大鼠。造模成功后，對taVNS組、α7nAchR(-/-)+taVNS組、Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS 大鼠連續(xù)干預21天，即taVNS無創(chuàng)刺激大鼠耳甲兩側，頻率為疏密波2 /15 Hz，強度為2mA，30min/次/天。分別在基線（-21d）、成模后（0d）、干預后（21d）各測量一次大鼠體質量、糖水偏好百分比、曠場實驗水平和垂直運動得分、強迫游泳靜止不動時間，以評估大鼠的抑郁樣行為。

實驗結束后取材，應用Western Blot和免疫熒光技術觀察α7nAchR、NF-κB p65、p-NF-κB p65、IL-1β、小膠質細胞等指標變化。

研究結果
1// 體質量變化
結果顯示，造模前(-21d)各組大鼠體質量沒有統(tǒng)計學差異，組間具有可比性；成模后（0d），與野生組比較，其余各組大鼠體質量明顯降低；taVNS干預第21天（21d），與模型組相比，taVNS組大鼠體質量明顯增加；與taVNS組比較，α7nAchR(-/-)+taVNS組大鼠體質量降低（圖2a1）。

基線時(-21d)各組大鼠體質量沒有統(tǒng)計學差異，組間具有可比性；成模后(0d)，與野生組比較，Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS組大鼠的體質量明顯降低；在taVNS干預21天后，與野生組相比，Hi MLA+taVNS與Hi saline+taVNS組大鼠體質量明顯降低（圖2 a2）。
 

圖2.不同時間點各組大鼠體質量比較。

2// 糖水偏好百分比變化
結果顯示，造模前(-21d)各組大鼠糖水偏好百分比沒有統(tǒng)計學差異，組間具有可比性；成模后(0d)，與野生組比較，其余各組大鼠的糖水偏好百分比明顯降低，提示造模大鼠出現明顯的抑郁樣行為。

taVNS干預第21天(21d)，與模型組相比，taVNS組大鼠糖水偏好百分比明顯增加；與taVNS組比較，α7nAchR(-/-)+taVNS組大鼠糖水偏好百分比降低（圖3 b1）。

基線時(-21d)各組大鼠糖水偏好百分比沒有統(tǒng)計學差異，組間具有可比性；成模后(0d)，與野生組比較，Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS組大鼠的糖水偏好百分比明顯降低；taVNS干預21天后(25d)，Hi MLA+taVNS與Hi saline+taVNS組大鼠的糖水偏好百分比有上升趨勢，且與Hi saline+taVNS相比，Hi MLA+taVNS組大鼠的糖水偏好百分比明顯降低（圖3 b2）。
 

圖3. 不同時間點各組大鼠糖水偏好的比較。 

3//  曠場實驗水平運動得分和垂直運動得分的比較
結果顯示，造模前(-21d)，各組內沒有顯著差異，組間具有可比性；造模成功后(0d)，與野生組相比，其余各組大鼠的垂直運動和水平運動得分明顯下降。

經taVNS干預21天后，與模型組相比，taVNS組大鼠水平運動和垂直運動得分均顯著增加；與taVNS組比較，α7nAchR(-/-)+taVNS組水平和垂直運動得分降低（圖4 c1, d1）。經taVNS干預21天后(25d)，與Hi saline+taVNS相比，Hi MLA+taVNS水平運動得分降低（圖4 c2, d2）。
 

4// 強迫游泳靜止不動時間的改變
造模前(-21d)各組大鼠在強迫游泳實驗中靜止不動時間無統(tǒng)計學差異，組間具有可比性；成模后(0d)，與野生組比較，模型組、taVNS組、α7nAchR(-/-)+taVNS組、Hi MLA+taVNS與Hi saline+taVNS組大鼠強迫游泳靜止不動時間明顯增加，此實驗表明五組大鼠出現抑郁樣行為。

taVNS干預第21天(21d)，與模型組相比，taVNS組強迫游泳靜止不動時間減少；與taVNS組比較，α7nAchR(-/-)+taVNS組大鼠靜止不動時間有上升趨勢，但無統(tǒng)計學差異（圖5 e1）。經taVNS干預21天后，與Hi saline+taVNS組相比，Hi MLA+taVNS組靜止不動時間增加（圖5 e2）。
 

圖 5. 各組大鼠強迫游泳實驗靜止不動時間的比較。

5//  taVNS干預后海馬α7nAchR、IL-1β、NF-κB p65和p-NF-κB p65表達量的變化
實驗結束后(21d)，斷頭取腦，用Western Blot方法檢測各組大鼠海馬α7nAchR、IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白的表達。結果顯示，與空白組比較，模型組大鼠海馬α7nAchR表達降低，IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65表達明顯增加；與模型組相比，taVNS組α7nAchR表達明顯增加，IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白表達顯著降低。

與taVNS組比較，α7nAchR(-/-)+taVNS組大鼠IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白表達增加，因α7nAchR(-/-)敲除，故α7nAchR(-/-)+taVNS組大鼠海馬α7nAchR蛋白無表達。
 

圖 6. taVNS干預后海馬α7nAch、IL-1β、NF-κB p65和p-NF-κB p65表達量的變化。

6// 激活態(tài)和靜止態(tài)的小膠質細胞數目比較
與野生組相比，模型組激活態(tài)小膠質細胞數量明顯增加；與模型組相比，taVNS組靜息態(tài)小膠質細胞數目增加；與taVNS組比較，α7nAchR(-/-)+taVNS組靜息態(tài)小膠質細胞數量顯著減少；與Hi MLA+taVNS組相比，Hi saline+taVNS組激活態(tài)小膠質細胞的數量減少（圖7）。
 

圖 7. 激活態(tài)和靜止態(tài)的小膠質細胞數目的比較。

總結
taVNS緩解了CUMS模型大鼠的抑郁樣行為，降低了中樞的炎性反應，具有一定的全身抗炎作用；taVNS增加了海馬小膠質細胞膜上α7nAchR的表達增加，抑制了NF-κB p65及其磷酸化的表達，繼而減少了IL-1β等促炎細胞因子的釋放。因此，海馬α7nAchR/NF-κB信號通路是taVNS發(fā)揮中樞抗炎以抗抑郁的作用機制之一。
 

圖8. 海馬α7nAchR/NF-κB通路介導taVNS干預抑郁模型大鼠的抗炎機制示意圖。

注：紅色箭頭表示病理狀態(tài)下，綠色箭頭表示taVNS干預。靜息態(tài)的小膠質細胞未激活炎癥信號通路；在應激狀態(tài)下，海馬小膠質細胞激活，IκB水解，NF-κB轉變?yōu)榧せ顮顟B(tài)，即NF-κB與亞基p50和p65結合，發(fā)生核易位，繼而影響促炎細胞因子IL-1β的產生與釋放，放大機體響應促炎刺激而引起炎性反應；α7nAchR是介導迷走神經-炎癥反射的關鍵受體，taVNS增加了海馬小膠質細胞上α7nAchR的表達，α7nAchR激活可引起抗炎級聯反應，抑制了NF-κB的活化，繼而減少了IL-1β的含量；而taVNS并未明顯改善α7nAchR(-/-)大鼠的抑郁樣行為和炎性反應，故α7nAchR是taVNS發(fā)揮抗炎以抗抑郁的關鍵受體，α7nAchR/NF-κB信號通路是介導taVNS中樞抗炎以抗抑郁的作用機制之一。

原文檢索：
Wang JY, Zhang Y, Chen Y, Wang Y, Li SY, Wang YF, Zhang ZX, Zhang J, Rong P*. Mechanisms underlying antidepressant effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on CUMS model rats based on hippocampal α7nAchR/NF-κB signal pathway. J Neuroinflammation. 2021 Dec 17;18(1):291. doi: 10.1186/s12974-021-02341-6. PMID: 34920740; PMCID: PMC8680337.