综述:注意缺陷多动障碍(ADHD)的动物模型:多样性与有效性

【字体: 时间:2025年12月03日 来源:Pharmacological Reviews 17.3

编辑推荐:

  本文综述了ADHD动物模型的研究进展,分析了不同模型(遗传、药理、环境)在症状模拟、机制验证和预测治疗有效性方面的优缺点,提出需结合多种模型研究以全面理解ADHD的异质性和复杂性。

  
### ADHD动物模型研究进展与综合评述

注意力缺陷多动障碍(ADHD)是一种复杂的神经发育性疾病,其核心症状包括注意力缺陷、过度活跃和冲动行为。由于ADHD的病因涉及遗传、环境及多系统功能异常,单一动物模型难以完全模拟其复杂性。本文系统梳理了ADHD动物模型的分类、验证标准、典型模型及其局限性,并探讨了未来研究方向。

#### 一、ADHD动物模型的研究背景与意义
ADHD的异质性和多因素起源导致其病理机制研究面临挑战。目前,动物模型在以下方面发挥关键作用:
1. **病理机制探索**:通过基因编辑或环境干预,揭示神经递质系统(如多巴胺、去甲肾上腺素、5-羟色胺)及脑区(前额叶、基底神经节)的异常。
2. **药物筛选与验证**:评估现有药物(如 methylphenidate, atomoxetine)及新型候选药物的治疗效果和机制。
3. **环境因素分析**:研究孕期暴露(如酒精、尼古丁)、污染物(如重金属、农药)对ADHD的长期影响。

#### 二、动物模型的分类与验证标准
动物模型主要分为四类:**遗传模型**(如DAT KO小鼠)、**药理模型**(如6-OHDA lesion)、**物理创伤模型**(如 cerebellar stunting)和**环境模型**(如孕期乙醇暴露)。模型的验证需基于以下标准:
- **构效效度**(Construct Validity):模型是否反映人类ADHD的分子机制(如特定基因变异或神经通路异常)。
- **面效效度**(Face Validity):行为学表现是否与人类ADHD症状一致(如过度活跃、注意力缺陷)。
- **预测效度**(Predictive Validity):对临床药物或非药物干预(如运动、营养补充)的响应是否可靠。

#### 三、主要动物模型及其特性分析
1. **遗传模型**
- **SHR(自发性高血压大鼠)**:最经典的ADHD模型,表现为青春期后出现的过度活跃、冲动行为及认知障碍。其高血压特性可能干扰症状评估,但药物响应(如MPH、guanfacine)与人类高度一致。
- **DAT KO小鼠**:通过抑制多巴胺转运体(DAT)表达,导致多巴胺水平升高和神经奖赏系统异常。模型对MPH敏感,但存在生长迟缓和早逝问题。
- **Lphn3 KO模型**(zebrafish/小鼠):Lphn3基因与人类DAT基因同源,敲除后出现多巴胺递质减少、空间学习障碍,且对MPH和atomoxetine响应良好。

2. **药理模型**
- **6-OHDA lesion模型**:通过内侧纹状体注射6-羟基多巴胺(6-OHDA)破坏多巴胺能神经元。该模型可复现ADHD核心症状(如过度活跃、疼痛过敏)及共病(如焦虑、学习障碍),且对MPH敏感。
- **神经毒素暴露模型**:如奶油鬼模型(Aroclor1254)通过慢性有机污染物暴露诱导神经炎症和认知缺陷,但构效效度较低。

3. **环境模型**
- **孕期乙醇暴露**:子代出现多巴胺能系统紊乱、空间记忆受损,且对MPH和ampomeline敏感。
- **尼古丁暴露模型**:孕期或 neonatal期暴露于尼古丁,导致成年后出现过度活跃、焦虑及社会行为异常,对atomoxetine和MPH响应显著。
- **微塑料与污染物暴露**:近期研究发现,孕期接触微塑料(如聚苯乙烯纳米颗粒)或农药(如毒死蜱)可通过激活炎症通路(如IL-6、TNF-α)诱导ADHD样行为,但预测效度仍需验证。

4. **混合模型**
- **基因-环境交互模型**:如SNAP-25 KO小鼠联合孕期缺氧暴露,可同时模拟多巴胺能损伤和氧化应激,更贴近人类ADHD的复杂性。
- **多巴胺能-谷氨酸能交互模型**:部分研究显示,谷氨酸能系统异常(如NMDA受体过度激活)与ADHD冲动行为相关,结合多巴胺能模型可提高机制研究的全面性。

#### 四、模型选择的策略与局限性
1. **症状导向选择**
- **过度活跃/冲动**:优先选择SHR、6-OHDA lesion或Lphn3 KO模型。
- **注意力缺陷**:需结合认知测试(如Morris水迷宫、5-CSRTT)敏感的模型,如DAT KO小鼠或孕期缺氧暴露大鼠。
- **共病研究**:疼痛共病可选6-OHDA lesion模型,焦虑共病可选尼古丁暴露小鼠。

2. **机制研究导向**
- **单胺能系统**:DAT KO小鼠和SHR适合研究多巴胺/去甲肾上腺素能通路。
- **神经炎症与氧化应激**:6-OHDA lesion模型或微塑料暴露模型更适用。
- **表观遗传调控**:需选择支持基因编辑(如CRISPR)和长期追踪的模型(如SHR跨代研究)。

3. **局限性对比**
| 模型类型 | 优势 | 局限性 |
|----------------|-----------------------|---------------------------------|
| SHR | 临床症状最全面 | 高血压干扰、缺乏遗传机制解析 |
| DAT KO小鼠 | 多巴胺能缺陷明确 | 非自然性突变、早衰问题 |
| 6-OHDA lesion | 多症状(过度活跃+疼痛)| 神经毒性广泛,无法特异性模拟遗传因素 |
| 环境暴露模型 | 反映真实风险因素 | 难以控制单一变量,重复性差 |

#### 五、未来研究方向与挑战
1. **多模型整合研究**:结合遗传(如Lphn3 KO)与环境(如孕期缺氧)模型,探究基因-环境交互作用。
2. **新型靶点探索**:如炎症通路(IL-6/IL-1β信号)、NMDA受体调控(ASP2905在SHR模型中改善认知)。
3. **个体化治疗模型**:基于 pharmacogenomics(如DAT1 40-bp VNTR多态性影响MPH疗效)开发分型模型。
4. **跨物种模型优化**:zебrafish因发育透明、可遗传性高,成为研究神经环路和药物筛选的新平台,但需加强与哺乳动物模型的横向比较。

#### 六、结论
ADHD动物模型的发展推动了从分子机制到临床治疗的深度探索,但现有模型仍存在局限性。未来需构建更复杂的多维度模型(如基因编辑+环境干预),并加强跨学科研究(如神经炎症与代谢调控的交互作用)。同时,需建立标准化评估体系,明确不同模型在症状、机制和药物响应中的适用边界,以加速从实验室到临床的转化。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 急聘职位
  • 高薪职位

知名企业招聘

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号