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有济说 | 失眠疾病动物模型的建立和药效评价方法




全球约30%的成年人受失眠困扰,这一数字背后,不仅是日间功能受损带来的生活质量下降,更潜藏着心血管疾病与情绪障碍等严重共病风险的持续累积。失眠药物研发长期面临的关键问题之一,在于临床前阶段的药效评价是否可以真实复现人类睡眠障碍的复杂病理生理特征,提高临床转化效率。有济医药深耕神经精神类疾病临床前药效研究多年,依托成熟的失眠疾病模型和多维度评价体系,可以帮助研发企业打通从靶点验证到IND申报的关键路径。

本文将结合有济医药神经精神类疾病药效技术平台的既往研究案例展开分享,以期与相关领域的研究者进行交流,让每一份安眠潜力的评估,都离患者的安稳之夜更近一步。




1

PCPA诱导小鼠急性失眠模型


造模:通过腹腔注射PCPA(对氯苯丙氨酸)混悬液连续处理小鼠,通常在给药3天后即可成功建立失眠模型。随后在模型动物上安装脑电极,利用生理信号系统进行长期、连续的脑电图/肌电图监测,评估药物对失眠的改善作用。

原理:PCPA是一种高选择性、不可逆的5-羟色胺(5-HT)合成抑制剂,通过抑制色氨酸羟化酶,阻断5-HT的生成,从而降低中枢神经系统内的5-HT水平。5-HT是调节睡眠-觉醒周期的关键神经递质,其水平下降会导致睡眠潜伏期延长、总睡眠时间减少、觉醒次数增加,形成稳定的失眠表型。

应用:PCPA小鼠失眠模型因其病理机制明确、模型稳定,已被广泛应用于药物的药效筛选与机制研究中。

优势:造模成功率高,个体差异小,数据可重复性好,结合脑电/肌电监测指标进行综合评估。


结果展示

模型组小鼠WAKE时间显著增加,NREM时间显著减少,提示失眠模型制备成功。给予供试品后,WAKE时间显著减少,NREM时间显著增加,REM时间有上升趋势,有效改善了小鼠的睡眠障碍,如下图1:


图片1.png

图1 小鼠急性失眠模型


2

PCPA诱导大鼠急性失眠模型


造模:与小鼠模型类似,通过腹腔注射PCPA混悬液连续处理大鼠,通常在给药3-5天后成功建立大鼠失眠模型。

原理:作用原理与小鼠一致:PCPA通过抑制色氨酸羟化酶,不可逆地阻断5-羟色胺合成,降低中枢5-HT水平。

应用:需要多次采血进行药代-药效结合研究的药物评价,长期给药后失眠改善作用的慢性评价。

优势:可进行多次采血便于机制深入探索,行为学检测丰富。大鼠的睡眠结构与人类更为相似,药效数据更具参考价值。


结果展示

模型对照组大鼠Glu,TUNEL含量显著升高,运动探索能力有降低的趋势;给予受试药后均能显著降低Glu,TUNEL水平,有增加大鼠运动探索能力的趋势。


大鼠急性失眠模型下,谷氨酸(Glu)、TUNEL阳性细胞与运动探索能力三者构成“兴奋毒性-神经元损伤-行为异常”的连锁反应。急性睡眠剥夺会迅速破坏下丘脑-垂体-肾上腺轴稳态,导致海马与皮层区域的细胞外谷氨酸浓度异常升高。高浓度的兴奋性氨基酸毒性会导致大鼠海马CA1区和齿状回的TUNEL阳性细胞数量显著增多,也会导致运动探索与记忆相关行为能力的显著衰退,如下图2:


图片2.png

图2 大鼠急性失眠模型


3

睡眠剥夺诱导小鼠慢性失眠模型


造模:通过物理手段干扰小鼠正常睡眠,水平旋转杆横跨在饲养笼底部上方,以缓慢速度(通常每分钟1-2转)持续旋转。

原理:当小鼠进入睡眠状态,此时缓慢移动的旋转杆会触碰到小鼠的身体或尾巴,产生轻微的物理刺激,迫使小鼠必须行走或越过横杆以避开干扰,从而实现长时间的清醒状态。

应用促觉醒药物及促睡眠药物的药效评价,抗疲劳及改善日间功能的药物筛选,昼夜节律失调相关失眠的研究。

优势:模拟环境及心理应激导致的失眠状态,与临床发病情境高度相似。可通过调节剥夺时间和强度,建立慢性失眠模型


结果展示

模型对照组小鼠IL-6,IL-1β,Glu,GFAP含量显著升高,NeuN含量显著下降,成功构建小鼠失眠模型。给予受试药后均能显著降低IL-6,IL-1β,Glu,GFAP水平,显著升高NeuN水平。


睡眠剥夺诱导的小鼠慢性失眠模型中,外周与中枢IL-6、IL-1β水平显著升高,驱动神经炎症反应。炎症因子进一步加剧突触间隙Glu(谷氨酸)堆积,引发兴奋性毒性。形态学上可见GFAP阳性星形胶质细胞过度活化增生,而NeuN标记的成熟神经元数量出现轻度丢失或功能抑制。如下图3:


图片3-1.png
图片3-2.png

图3 小鼠慢性失眠模型


4

结语


有济医药神经精神类疾病临床前药效评价平台配备了先进的生理信号检测系统,通过对脑电图与肌电图信号的分析,可以精确量化动物模型的关键睡眠参数,包括睡眠总时长、睡眠不同阶段(WAKE/NREM/REM)占比、觉醒次数、觉醒时长、睡眠潜伏期等,为评估药物改善睡眠质量提供客观、科学、可重复的依据。


目前已建立成熟的小鼠及大鼠急性失眠疾病模型体系,涵盖PCPA化学诱导模型、睡眠剥夺物理模型及复合模型等多种造模方式,可根据客户需求定制个性化方案(如种属选择、剥夺时长、给药方案等),适配不同靶点药物的评价需求。技术团队擅长从模型构建、给药方案设计到数据分析的全流程服务,确保每一个试验节点的高质量交付。


有济医药神经精神类疾病临床前药效评价平台
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