Nghiên cứu hành vi xã hội, trí nhớ, học tập trên động vật thực nghiệm được tiêm ketamin và đánh giá tác dụng của một số thuốc chống loạn thần : Luận án TS. Sinh học: 624201

Nhiều giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh, về tổn thương một số cấu trúc trong não, về các yếu tố nguy cơ gây bệnh TTPL đã được đưa ra [13, 63, 70], nên việc xây dựng mô

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lưu Thị Thu Phương

NGHIÊN CỨU HÀNH VI XÃ HỘI, TRÍ NHỚ, HỌC TẬP TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM ĐƯỢC TIÊM KETAMIN

VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA MỘT SỐ

THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

Hà Nội - 2016

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Lưu Thị Thu Phương

NGHIÊN CỨU HÀNH VI XÃ HỘI, TRÍ NHỚ, HỌC TẬP TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM ĐƯỢC TIÊM KETAMIN

VÀ ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA MỘT SỐ

THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN

Chuyên ngành: Sinh lý học người và động vật

LUẬN ÁN TIẾN SĨ SINH HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

1 PGS.TS Trần Hải Anh

2 TS Cấn Văn Mão

Hà Nội - 2016

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi với sự hướng

dẫn khoa học của tập thể cán bộ hướng dẫn

Các kết quả nêu trong luận án là trung thực và được công bố một phần

trong các bài báo khoa học Luận án chưa từng được công bố

Tác giả

Lưu Thị Thu Phương

LỜI CẢM ƠN

Trước tiên, tôi xin trân trọng cảm ơn PGS.TS Trần Hải Anh và TS Cấn Văn Mão đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện nghiên cứu khoa học để có được các kết quả của luận án này

Tôi xin chân thành cảm ơn TS Nguyễn Lê Chiến, giảng viên Bộ môn Sinh lý học, Học viện Quân Y và TS Đỗ Minh Hà giảng viên Bộ môn Sinh lý học - Sinh học người, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên đã giúp đỡ tôi trong quá trình xử lý số liệu

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới các thầy cô, kỹ thuật viên và nhân viên Bộ môn Sinh lý học, Học viện Quân Y đã tạo mọi điều kiện thuận lợi và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập, nghiên cứu tại Bộ môn

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới TS Tô Thanh Thuý, Trưởng Bộ môn Sinh lý học - Sinh học người, cùng các thầy cô, cán bộ, anh chị em trong Bộ môn Sinh lý học - Sinh học người cũng như Ban lãnh đạo Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã tạo điều kiện, động viên, chia sẻ công việc và giúp đỡ tôi trong suốt quá trình công tác, đặc biệt

là trong thời gian học nghiên cứu sinh

Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành tới PGS.TS Võ Thị Thương Lan, Trưởng Phòng thí nghiệm Sinh Y, Khoa Sinh học, Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội đã giúp đỡ, động viên và cho tôi những lời khuyên quý báu trong suốt thời gian qua

Cuối cùng, tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến Bố, Mẹ, Chồng, Con và gia đình luôn ở bên cạnh động viên, giúp đỡ tôi vững bước trong cuộc sống và phấn đấu trong học tập, công tác; Xin cảm ơn bạn bè đồng nghiệp đã luôn quan tâm, giúp đỡ và động viên tôi trong qúa trình thực hiện luận án

Hà Nội, ngày tháng năm 2016

Nghiên cứu sinh

Lưu Thị Thu Phương

MỤC LỤC Lời cam đoan

Mục lục 1

Danh mục các chữ viết tắt 5

Danh mục các bảng 6

Danh mục các hình 7

MỞ ĐẦU 11

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 12

1.1 BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 12

1.1.1 Khái niệm 12

1.1.2 Lược sử nghiên cứu bệnh tâm thần phân liệt 12

1.2 BỆNH SINH BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 13

1.2.1 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh dopamin 13

1.2.2 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh glutamat 16

1.2.3 Giả thuyết về bất thường hệ thần kinh trung ương 19

1.2.4 Giả thuyết về di truyền 20

1.2.5 Giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh 20

1.3 MÔ HÌNH GÂY BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM 21

1.3.1 Mô hình dựa trên giả thuyết rối loạn dopamin 21

1.3.2 Mô hình dựa trên giả thuyết suy giảm chức năng hệ glutamatergic 21

1.3.3 Mô hình dựa trên giả thuyết bất thường hệ thần kinh trung ương 23

1.3.4 Mô hình tác động lên gen 24

1.3.5 Mô hình dựa trên giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh 25

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HÀNH VI TRÊN ĐỘNG VẬT

THỰC NGHIỆM ĐƯỢC GÂY MÔ HÌNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 26

1.4.1 Hành vi ở động vật gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt 26

1.4.2 Đánh giá hoạt động vận động 27

1.4.3 Đánh giá hành vi xã hội 27

1.4.4 Đánh giá trí nhớ và khả năng học tập 29

1.5 MỘT SỐ THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN LÂM SÀNG 30

1.5.1 Thuốc chống loạn thần điển hình 30

1.5.2 Thuốc chống loạn thần không điển hình 31

1.6 NGHIÊN CỨU BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT Ở VIỆT NAM 33

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 34

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU 34

2.2 PHƯƠNG TIỆN, HOÁ CHẤT 34

2.2.1 Phương tiện 34

2.2.2 Hoá chất 36

2.3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 36

2.3.1 Lựa chọn động vật và phương pháp nghiên cứu hợp lý 37

2.3.2 Sử dụng thuốc 37

2.3.3 Quy trình nghiên cứu 38

2.3.4 Quy trình thực hiện các bài tập 40

2.3.5 Các chỉ số nghiên cứu 42

2.3.6 Xử lý số liệu 43

Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ BÀN LUẬN 43

3.1 ẢNH HƯỞNG CỦA KETAMIN ĐẾN HOẠT ĐỘNG VẬN ĐỘNG, TƯƠNG TÁC XÃ HỘI, TRÍ NHỚ VÀ HỌC TẬP TRÊN CHUỘT NHẮT CHỦNG SWISS 44

3.1.1 Kết quả hoạt động vận động, tương tác xã hội, trí nhớ và học tập

của chuột trước khi tiêm ketamin 44

3.1.1.1 Vận động tự phát trong môi trường mở trước tiêm ketamin 44

3.1.1.2 Hoạt động tương tác xã hội trước khi tiêm ketamin 50

3.1.1.3 Hoạt động trong mê lộ nước Morris trước khi tiêm ketamin 52

3.1.2 Kết quả hành vi, trí nhớ và học tập của chuột sau khi tiêm ketamin 53

3.1.2.1 Tác động của ketamin đến trọng lượng chuột thí nghiệm 53

3.1.2.2 Vận động tự phát trong môi trường mở sau khi tiêm ketamin 54

3.1.2.3 Hoạt động tương tác xã hội sau khi tiêm ketamin 59

3.1.2.4 Khả năng học tập, trí nhớ của chuột sau khi tiêm ketamin 64

3.1.3 Xác định liều ketamin gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt trên chuột nhắt chủng Swiss 73

3.2 ĐÁNH GIÁ TÁC DỤNG CỦA THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN LÊN CHUỘT GÂY MÔ HÌNH BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT 79

3.2.1 Gây triệu chứng bệnh tâm thần phân liệt trên chuột nhắt bằng ketamin 79

3.2.1.1 Đánh giá hoạt động vận động, tương tác xã hội và hoạt động trong mê lộ nước Morris của chuột trước khi tiêm ketamin 79

3.2.1.2 Đánh giá hành vi của chuột sau khi gây mô hình 86

3.2.2 Đánh giá tác dụng của thuốc chống loạn thần lên động vật gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt 92

3.2.2.1 Tác dụng của thuốc lên trọng lượng cơ thể 92

3.2.2.2 Tác dụng của thuốc lên hoạt động vận động tự phát 94

3.2.2.3 Tác dụng của thuốc lên hoạt động tương tác xã hội 97

3.2.2.4 Tác dụng của thuốc lên trí nhớ và khả năng học tập thông qua bài tập mê lộ nước Morris 102

3.2.2.5 Tác dụng của thuốc lên trí nhớ và khả năng học tập thông qua bài tập tìm thức ăn trong mê lộ 111

3.2.3 Giả thuyết về mối tương tác giữa glutamat với dopamin, GABA

trong mô hình gây bệnh TTPL thực nghiệm bằng ketamin 117

3.2.4 Chứng minh sự thành công của mô hình gây bệnh tâm thần phân

liệt thực nghiệm trên chuột nhắt bằng ketamin 121

KẾT LUẬN 123 KIẾN NGHỊ 124 DANH MỤC CÔNG TRÌNH KHOA HỌC CỦA TÁC GIẢ LIÊN QUAN ĐẾN LUẬN ÁN 125 TÀI LIỆU THAM KHẢO 126 PHỤ LỤC

PFC Vỏ não trán trước (Prefrontal cortex)

PPI Ức chế tiền xung của phản xạ giật mình

(Prepulse inhibition of startle) TTPL Tâm thần phân liệt

TTXH Tương tác xã hội

DANH MỤC CÁC HÌNH

1.1 Mô hình điều hòa hoạt động của các neuron DA ở trạng thái

bình thường (A) và trạng thái bất thường (B)

15

1.2 Cấu trúc thụ thể NMDA và công thức hoá học của ketamin 18 1.3 Thiết bị đánh giá hành vi TTXH trên chuột nhắt 28 1.4 Một hành vi TTXH giữa hai cá thể cùng loài 28 1.5 Công thức hoá học của các thuốc chống loạn thần 32 2.1 Môi trường mở với vùng trung tâm (A) và đường giữa (B) 35 2.2 Buồng TTXH với lồng nhỏ có động vật (A) và vùng tương tác (B) 35 2.3 Mê lộ nước với các góc phần tư (I, II, III, IV) và bến đỗ đặt

tại trung tâm của một góc phần tư

35

2.5 Quy trình nghiên cứu tác dụng trường diễn của ketamin 38 2.6 Quy trình đánh giá tác dụng của thuốc chống loạn thần trên mô

hình chuột nhắt gây bệnh TTPL

39

3.1 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

tại thời điểm trước tiêm ketamin

44

3.2 Vận tốc trung bình trong môi trường mở ở các nhóm chuột tại

thời điểm trước tiêm ketamin

45

3.3 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột tại thời điểm trước tiêm ketamin

46

3.4 Sơ đồ đường đi trong môi trường mở ở các nhóm chuột tại thời

điểm trước tiêm ketamin

47

3.5 Số lần tương tác ở các nhóm chuột trước khi tiêm ketamin 50 3.6 Thời gian tương tác ở các nhóm chuột trước tiêm ketamin 51 3.7 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột 55

Hình Tên hình Trang

sau khi tiêm ketamin

3.8 Vận tốc trung bình trong môi trường mở ở các nhóm chuột

sau khi tiêm ketamin

56

3.9 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi tiêm ketamin

58

3.10 Sơ đồ đường đi của chuột tại thời điểm sau khi tiêm ketamin

trong môi trường mở

59

3.11 Số lần tương tác ở các nhóm chuột sau khi tiêm ketamin 60

3.12 Thời gian tương tác ở các nhóm chuột sau khi tiêm ketamin 61

3.13 Thời gian tìm thấy bến đỗ qua 7 ngày huấn luyện ở các nhóm chuột

sau khi tiêm ketamin

65

3.14 Quãng đường bơi để tìm bến đỗ ở các nhóm chuột qua 7 ngày

huấn luyện

67

3.15 Sơ đồ đường bơi tìm bến đỗ trong mê lộ nước của chuột ở các

nhóm tại một số thời điểm luyện tập

69

3.16 Vận tốc bơi trong mê lộ nước ở các nhóm chuột sau khi

tiêm ketamin

70

3.17 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

trước khi gây mô hình

80

3.18 Vận tốc vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột trước

khi gây mô hình

80

3.19 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột trước khi gây mô hình

81

3.20 Sơ đồ đường đi của các nhóm động vật trong môi trường mở

trước khi gây mô hình

82

3.21 Số lần giao tiếp ở các nhóm chuột trước khi gây mô hình 83

3.22 Thời gian giao tiếp ở các nhóm chuột trước khi gây mô hình 83

Hình Tên hình Trang

3.23 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

sau khi gây mô hình

86

3.24 Vận tốc vận động trung bình trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi gây mô hình

87

3.25 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi gây mô hình

88

3.26 Sơ đồ đường đi của chuột trong môi trường mở sau khi gây

mô hình

89

3.27 Số lần giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi gây mô hình 89

3.28 Thời gian giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi gây mô hình 90

3.29 Quãng đường vận động trong môi trường mở ở các nhóm chuột

sau khi điều trị

94

3.30 Vận tốc vận động trung bình trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi điều trị

95

3.31 Số lần đi qua đường giữa trong môi trường mở ở các nhóm

chuột sau khi điều trị

96

3.32 Sơ đồ đường đi trong môi trường ở các nhóm chuột sau điều trị 96

3.33 Số lần giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi điều trị 98

3.34 Thời gian giao tiếp ở các nhóm chuột sau khi điều trị 99

3.35 Thời gian tìm thấy bến đỗ ở các nhóm chuột sau khi điều trị 102

3.36 Quãng đường bơi để tìm bến đỗ ở các nhóm chuột sau điều trị 105

3.37 Sơ đồ đường bơi tìm bến đỗ trong mê lộ nước của chuột tại thời

điểm sau điều trị

107

3.38 Vận tốc bơi trung bình trong mê lộ nước ở các nhóm chuột tại

thời điểm sau điều trị

108

3.39 Thời gian lưu lại bến đỗ ở các nhóm chuột 109

11)

116

3.44 Giả thuyết về mối tương tác giữa glutamat với GABA, DA

trong hệ thần kinh trung ương ở các trạng thái khác nhau

119

MỞ ĐẦU

Bệnh tâm thần phân liệt (TTPL), tiếng Anh là Schizophrenia, đã có từ lâu nhưng đến thế kỷ XVIII, bệnh mới được mô tả trong các y văn (theo [9]) Cho đến nay, dù đã có nhiều tiến bộ nhưng việc phát hiện, điều trị và chăm sóc cho bệnh nhân TTPL vẫn gặp nhiều khó khăn về tiêu chuẩn chẩn đoán, thuốc đặc trị, chi phí điều trị… Một trong những nguyên nhân cơ bản của tình trạng trên là sự chưa rõ ràng về cơ chế bệnh sinh của bệnh [9, 13] Nhiều giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh, về tổn thương một số cấu trúc trong não, về các yếu tố nguy cơ gây bệnh TTPL đã được đưa ra [13, 63, 70], nên việc xây dựng mô hình gây bệnh TTPL trên động vật dựa vào các giả thuyết là có cơ sở khoa học và rất cần thiết để góp phần làm rõ cơ chế bệnh sinh của bệnh cũng như trong nghiên cứu điều trị bệnh này

Ở Việt Nam, các nghiên cứu về bệnh TTPL được quan tâm chủ yếu về mặt dịch tễ học và các đặc điểm lâm sàng [4, 8, 11] Hướng nghiên cứu về cơ chế bệnh sinh, xây dựng mô hình TTPL trên động vật thực nghiệm và ứng dụng chúng để đánh giá tác dụng của các dược chất chống loạn thần hoặc sàng lọc các hợp chất tự nhiên có khả năng cải thiện các triệu chứng loạn thần và suy giảm trí nhớ hầu như còn đang bỏ ngỏ

Từ thực tiễn trên, với mong muốn góp phần nghiên cứu về bệnh TTPL và dược chất điều trị bệnh này trên cơ sở sử dụng động vật, chúng tôi thực

hiện đề tài “Nghiên cứu hành vi xã hội, trí nhớ, học tập trên động vật thực nghiệm được tiêm ketamin và đánh giá tác dụng của một số thuốc chống loạn thần” nhằm các mục tiêu sau:

(1) Đánh giá ảnh hưởng của ketamin đến hoạt động vận động, tương tác xã hội, trí nhớ và học tập của chuột nhắt chủng Swiss để xác định liều thích hợp gây mô hình TTPL thực nghiệm

(2) Đánh giá tác dụng của một số thuốc chống loạn thần điển hình và không điển hình đến hành vi xã hội, trí nhớ và học tập của chuột đã được gây mô hình TTPL

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1 BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT

1.1.1 Khái niệm

Tâm thần phân liệt là một bệnh loạn thần nặng, tiến triển từ từ, làm biến đổi nhân cách người bệnh khiến họ dần dần tách khỏi cuộc sống bên ngoài, thu dần vào thế giới bên trong (thế giới tự kỷ), tình cảm khô lạnh, khả năng làm việc giảm sút và có những hành vi lập dị, khó hiểu (theo [9])

1.1.2 Lược sử nghiên cứu bệnh tâm thần phân liệt

Lịch sử nghiên cứu bệnh TTPL thực chất là quá trình phát triển những khái niệm về các hội chứng bệnh lý tâm thần Thời kỳ trung cổ, người ta cho rằng các rối loạn tâm thần là do thần linh ban thưởng, hoặc ma quỷ trừng phạt Từ thế kỷ XVIII, bệnh được mô tả trong y văn với tên gọi ban đầu là “sự mất trí tiên phát” (primary dementia) Năm 1882, nhà tâm thần học người Nga

- Kandinsky xác định “bệnh tâm thần tư duy” (ideophrenia) với các triệu chứng cơ bản giống với bệnh TTPL hiện nay (theo [9])

Năm 1911, Bleuler đã phát hiện ra những đặc điểm cơ bản nhất của bệnh và đưa ra thuật ngữ “tâm thần phân liệt” có nghĩa là sự chia cắt về mặt tâm thần Thuật ngữ này được giới khoa học chấp nhận và sử dụng cho đến ngày nay Theo Bleuler, TTPL là một nhóm bệnh kết hợp các triệu chứng phân liệt trong hoạt động trí tuệ với bốn rối loạn đặc trưng là: (1) rối loạn liên tưởng (association disorder): dòng tư duy của bệnh nhân không logic mà lỏng lẻo, rời rạc; (2) rối loạn cảm xúc (affect disorder): cảm xúc không phù hợp, thờ ơ, không linh hoạt; (3) tự kỷ (autism): bệnh nhân TTPL sống với thế giới riêng của mình, không tiếp xúc với thế giới thực tại; (4) tính hai chiều trái ngược (ambivalance) trong cảm xúc, ý chí và trí tuệ, do đó bệnh nhân không thể tổng hợp được ý nghĩ, cảm xúc một cách hài hòa như người bình thường (theo [9])

Năm 1939, Schneider cho rằng các triệu chứng cơ bản theo Bleuler thường xuất hiện chậm và có thể gặp trong các bệnh tâm thần khác Schneider

đã đưa ra 11 triệu chứng, được coi là các tiêu chuẩn quyết định trong chẩn đoán TTPL với điều kiện đã loại bỏ được các căn nguyên thực thể Quan điểm của Schneider rất có giá trị nên đã được tiếp thu và thể hiện trong bảng phân loại bệnh của Tổ chức Y tế Thế giới và của Hội tâm thần học Mỹ (theo [9])

Những tiêu chuẩn cụ thể giúp chẩn đoán bệnh TTPL đã được Tổ chức

Y tế Thế giới và Hội Tâm thần học Mỹ đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ

XX Hiện nay, hai tổ chức này hợp tác với nhau trong việc đổi mới và bổ sung các tiêu chuẩn chẩn đoán TTPL [9] Tuy nhiên, nhiều tiêu chuẩn còn mang tính chủ quan, phụ thuộc nhiều vào bác sỹ hỏi bệnh Do đó, việc xác định cơ chế phát sinh bệnh và các tiêu chuẩn khách quan trong chẩn đoán TTPL vẫn cần được nghiên cứu [9]

1.2 BỆNH SINH BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT

Cho đến nay, cơ chế bệnh sinh của bệnh TTPL vẫn chưa hoàn toàn sáng tỏ Nhiều giả thuyết đã được đưa ra như giả thuyết rối loạn các chất dẫn truyền thần kinh, giả thuyết về sự bất thường của hệ thần kinh trung ương, giả thuyết di truyền, giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh… Tuy nhiên, chưa có giả thuyết nào có thể giải thích được sự khởi phát đa dạng và sự biến động lớn của các triệu chứng lâm sàng trong bệnh TTPL [70]

1.2.1 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh dopamin

Dopamin (DA) là chất dẫn truyền thần kinh thuộc nhóm catecholamin Trong cơ thể, DA được tổng hợp từ nhiều vùng của não bộ, đặc biệt là ở vùng chất đen (substantia nigra), vùng mái bụng (ventral tegmental area) và nhân vân bụng (accumben) Từ các vùng này, các tế bào chế tiết DA xuất chiếu các sợi trục đến các vùng khác trong não như vỏ não trán, thể vân, hồi hải mã, hạnh nhân… [1] Các nhà khoa học đã phát hiện được 5 loại thụ thể của DA

(từ D1–D5), trong đó D1, D2 và D3 có liên quan nhiều đến bệnh TTPL [13,

40, 41, 66]

Vai trò của hệ DA trong bệnh TTPL lần đầu tiên được đưa ra vào năm

1966 dựa trên những quan sát thấy rằng các thuốc chống loạn thần đều là chất đối vận (antagonist) với thụ thể DA và các chất hưng thần (psychostimulant) lại làm hoạt hóa các thụ thể này [13] Hơn nữa, những thuốc làm tăng cường hoạt động của DA có thể gây tăng các rối loạn tâm lý (theo [13])

Nhiều nghiên cứu trên tử thi cho thấy bệnh nhân TTPL có sự gia tăng mật độ thụ thể D2 vùng thể vân, quan sát đó đã cung cấp những bằng chứng sớm về giả thuyết này (theo [13]) Tuy nhiên, nghiên cứu của Burt và cộng sự (cs.) cho rằng việc sử dụng thuốc an thần kinh (neuroleptic) trường diễn

có thể làm tăng mật độ thụ thể D2, do đó những phát hiện trên tử thi có khả năng liên quan đến việc sử dụng các thuốc an thần kinh trước đó chứ không phải là kết quả phát triển của bệnh lý (theo [13]) Nghiên cứu của Gurevich

và cs lại cho thấy có sự gia tăng đáng kể số lượng thụ thể D3 ở bụng thể vân (ventral striata) trên những bệnh nhân TTPL mà không sử dụng thuốc an thần kinh cho đến lúc chết [41] Trong khi đó, những bệnh nhân được điều trị bằng thuốc an thần kinh tới lúc chết thì số lượng thụ thể D3 không khác biệt so với đối chứng [41] Ngoài ra, thụ thể D3 cũng tăng lên khi hệ dopaminergic tăng cường hoạt động [40, 66]

Gần đây, người ta cho rằng bệnh TTPL được đặc trưng bởi sự mất cân bằng giữa hệ DA ở vùng vỏ não và vùng dưới vỏ Cụ thể là DA ở vùng dưới

vỏ (ví dụ vùng giữa viền - mesolimbic) hoạt động mạnh dẫn đến kết quả là tăng cường kích thích thụ thể D2 và gây ra các triệu chứng dương tính; trong khi đó hệ DA vùng vỏ não trán trước (prefrontal cortex, PFC) lại giảm hoạt động gây ra sự suy giảm của thụ thể D1 dẫn đến các triệu chứng âm tính và suy giảm nhận thức Quan điểm trên được kiểm chứng bởi các nghiên cứu trên chuột cống gây mô hình TTPL hoặc ở vỏ não bệnh nhân TTPL đều thấy

sự gia tăng thụ thể D1 Sự gia tăng thụ thể D1 được cho là một biện pháp để

“bù trừ” cho sự thiếu hụt DA lâu dài [13] Ngoài ra, một số tác giả cũng chỉ ra sự hoạt động đối ngược nhau giữa hệ DA ở vùng vỏ não và dưới vỏ Trong

đó, hoạt động của DA ở vùng vỏ não trán trước gây ức chế hoạt động của DA

ở vùng dưới vỏ (Hình 1.1)

Hình 1.1 Mô hình điều hòa hoạt động của các neuron DA ở trạng thái bình thường (A) và trạng thái bất thường (B) (A): vùng bụng nhân cầu nhạt gây bất hoạt một số neuron DA (B): vùng bụng hồi hải mã gây bất hoạt vùng

bụng nhân cầu nhạt do đó làm tăng số lượng neuron DA hoạt động

*Nguồn: theo Abi-Dargham A., Grace A.A., (2011) [13]

Rối loạn sự điều hòa hoạt động của các neuron DA cũng có thể góp phần quan trọng trong cơ chế bệnh sinh bệnh TTPL Người ta cho rằng neuron DA bao gồm một nhóm các neuron, bằng cách kiểm soát số lượng các neuron DA hoạt động, hệ thống DA sẽ duy trì nồng độ DA ổn định và thực hiện các chức năng khác (Hình 1.1A) Khi quá trình điều hoà này bị phá vỡ có thể gây ra bệnh TTPL Các nghiên cứu cho rằng vùng bụng nhân cầu nhạt (ventral pallidum) gây ức chế sự phát xung của neuron DA Do đó, sự bất hoạt của vùng bụng nhân cầu nhạt làm tăng tỷ lệ các neuron DA phát xung tự phát [33] Có thể tóm tắt quá trình bất hoạt vùng bụng nhân cầu nhạt như

sau: các neuron phát xung bắt nguồn từ bụng hồi hải mã (ventral hippocampus) có thể hoạt hóa các neuron chế tiết gamma-aminobutyric acid (GABA) ở nhân vân bụng (nucleus accumben) thuộc thể vân Đến lượt mình, nhân vân bụng lại gây ức chế các neuron chế tiết GABA ở vùng bụng nhân cầu nhạt, do đó sẽ chuyển các neuron DA đang ở trạng thái bị ức chế (không hoạt động) sang trạng thái hoạt động (Hình 1.1B)

1.2.2 Giả thuyết về rối loạn chất dẫn truyền thần kinh glutamat

1.2.2.1 Glutamat và các thụ thể của glutamat

Glutamat là chất dẫn truyền thần kinh thuộc nhóm axit amin gây hưng phấn, được phân bố rộng rãi trong hệ thần kinh trung ương [108] Thụ thể glutamat được chia thành 2 nhóm là thụ thể hướng ion (ionotropic receptor)

và thụ thể hướng chuyển hoá (metabotropic receptor) [50, 109]

Các thụ thể hướng ion của glutamat làm mở các kênh thấm cation để các dòng ion Na+, K+ hoặc Ca2+ đi qua Có 3 loại thụ thể hướng ion là N-methyl-D-aspartate (NMDA); amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole propionic acid (AMPA) và kainate [50, 109]

Thụ thể NMDA có cấu trúc phức tạp nhất trong số các thụ thể của hệ glutamat Nó cũng là thụ thể có liên quan nhiều nhất đến các rối loạn tâm thần kinh [109] Thụ thể NMDA gồm 2 tiểu đơn vị NR1 và 2 tiểu đơn vị NR2, chúng được mã hóa bởi các gen riêng biệt [63] Khi 2 phân tử glutamat và 2 phân tử glycine cùng gắn vào thụ thể gây khử cực màng tế bào và loại bỏ ion

Mg2+ khỏi kênh cation sẽ gây hoạt hóa thụ thể NMDA [57] Khi kênh được hoạt hóa thì các ion Ca2+, Na+ đi vào và dòng ion K+ đi ra khỏi tế bào Thụ thể NMDA được tìm thấy chủ yếu ở hệ limbic Các kênh ion được điều khiển bởi các thụ thể này sẽ bị chặn bởi phencyclidine (PCP), ketamin, MK-801

(dizocilpine) Các chất chủ vận tương tác trực tiếp và mạnh mẽ lên thụ thể

NMDA là N-methyl-D-aspartate và glutamat [109]

Thụ thể AMPA được hoạt hóa trực tiếp bởi glutamat, nó có cấu trúc bộ bốn (tetramer) gồm các tiểu đơn vị GluR1 - GluR4, mỗi tiểu đơn vị được mã hóa bởi một gen riêng biệt [39] Thụ thể AMPA được phân bố rộng rãi ở vỏ não, bụng thể vân và trong một số cấu trúc thuộc thùy thái dương như hồi hải

mã và hạnh nhân Các chất chủ vận tác động lên thụ cảm thể AMPA chính là

AMPA và axit amino-3-hydroxy-5-tert-butyl-4-isoxazole propionic [109]

Thụ thể kainate là một bộ bốn gồm các tiểu đơn vị GluR5 - GluR7, KA1 và KA2 Phần lớn các thụ thể kainate thuộc họ hướng ion và gây tác dụng hưng phấn; tuy nhiên các thụ thể chứa tiểu đơn vị KA2 lại thuộc hướng chuyển hóa và gây tác dụng ức chế [75] Thụ thể kainate được phân bố chủ yếu ở hồi hải mã và các chất chủ vận của nó là kainate và axit domoic [109]

Các thụ thể hướng chuyển hoá của glutamat (mGluR) được phân bố rộng rãi ở các vùng, các con đường truyền tín hiệu ở các neuron hưng phấn và

ức chế [95] Có tám thụ thể trong nhóm này; về mặt dược hóa học, chúng được chia thành 3 nhóm Nhóm I: gồm mGluR1, mGluR5 có ở hồi hải mã, hạnh nhân và đồi thị, có ít hơn ở vỏ não và bụng thể vân [109] Những thụ thể này gây hưng phấn, chúng kích thích phospholipase C và hoạt hóa con đường truyền tín hiệu phosphoinositol [63] Nhóm II (gồm mGluR2, mGluR3) và nhóm III (gồm mGluR4, mGluR6, mGluR7, mGluR8) là những thụ thể gây

ức chế, chúng ức chế quá trình hoạt hóa adenylyl cyclase [63]

1.2.2.2 Các thuốc tác động lên thụ thể NMDA

Ketamin, PCP, MK-801 là các thuốc gây ức chế thụ thể NMDA, đã được nhiều tác giả sử dụng để gây mô hình bệnh TTPL trên động vật; trong số

đó, ketamin được sử dụng rộng rãi nhất [18, 26, 67, 79]

Ketamin lần đầu tiên được Calvin Stevens tổng hợp vào năm 1962 và được dùng làm thuốc gây mê trên người [103] Với vai trò là một chất đối vận

không cạnh tranh (non-competitive antagonist) với thụ thể NMDA, ketamin được nhiều tác giả sử dụng để tạo mô hình TTPL trên động vật [18, 19, 70].Bình thường, nếu phân tử glutamat và glycin gắn vào các vị trí tương ứng trên thụ thể NMDA thì ion Mg2+ sẽ bật khỏi lòng kênh làm kênh ion này được mở

ra và dòng các ion Na+, Ca+ sẽ đi vào tế bào gây thay đổi điện thế màng tế bào Ketamin không cạnh tranh vị trí gắn với glutamat hay glycin mà gắn vào lòng kênh (cùng với vị trí gắn của PCP) gây bất hoạt thụ thể này (Hình 1.2)

Ketamin được hấp thu và phân bố nhanh, thời gian bán thải ngắn

nhắt và chuột cống trưởng thành lần lượt là 229 ± 5 (mg/kg) và 224 ± 4 (mg/kg) [103]

Hình 1.2 Cấu trúc thụ thể NMDA và công thức hóa học của ketamin (A),

Công thức hoá học của ketamin (*Nguồn: [99])

1.2.2.3 Giả thuyết về glutamat trong bệnh tâm thần phân liệt

Giả thuyết này cho rằng sự suy giảm chức năng thụ thể NMDA đóng vai trò quan trọng trong cơ chế bệnh sinh của bệnh TTPL [63] Bằng chứng gián tiếp đầu tiên cho thấy glutamat có thể liên quan đến bệnh TTPL xuất phát từ nghiên cứu chụp cắt lớp phát điện tử dương (positron emission tomography, PET) trên bệnh nhân TTPL Các tác giả nhận thấy rằng hoạt

động không bình thường của những khu vực có mật độ thụ thể glutamat cao (vùng vỏ não hồi đai trước, anterior cingulate cortex), bề mặt giữa thùy trán và hồi hải mã) có liên quan đến các triệu chứng dương tính của bệnh TTPL (theo [109]) Liên quan giữa hệ glutamat và bệnh TTPL còn được thể hiện khi các nghiên cứu trên tử thi cho thấy sự kết nối của các tế bào tháp (tế bào sử dụng glutamat làm chất dẫn truyền thần kinh) bị giảm ở những bệnh nhân TTPL(theo [63])

Các nghiên cứu trên tử thi và hình ảnh não của bệnh nhân TTPL cho thấy có sự giảm thể tích, giảm kích thước và tính phức tạp của sợi nhánh (dendrite) ở các tế bào tháp cũng như sự giảm mật độ các núm nhánh (dendritic spine) ở các vùng có nhiều thụ thể glutamat như thùy trán trước và thái dương trên bệnh nhân TTPL [21, 36, 43] Sự khiếm khuyết về mặt cấu trúc dường như tăng dần lên trong quá trình phát triển [52]

Nghiên cứu về tác dụng của các chất đối vận thụ thể NMDA đã cung cấp những bằng chứng ủng hộ cho giả thuyết về vai trò của hệ glutamat trong

cơ chế bệnh sinh bệnh TTPL Nhiều nghiên cứu cho thấy người bình thường khỏe mạnh sẽ có những triệu chứng giống bệnh TTPL như loạn thần, suy giảm hành vi xã hội và rối loạn nhận thức khi sử dụng PCP [63] hoặc ketamin [78, 86] Bên cạnh đó, bệnh nhân TTPL sử dụng PCP hoặc ketamin thì tình trạng bệnh lý sẽ trầm trọng hơn [63]

Tuy nhiên, các triệu chứng bệnh TTPL thì rất đa dạng, phong phú trái ngược hoàn toàn với những bằng chứng nghèo nàn từ tử thi bệnh nhân TTPL [43] Mặt khác, những chứng cứ trên mô tử thi bệnh nhân TTPL còn bị ảnh hưởng bởi nhiều các yếu tố khác như tuổi của bệnh nhân, các giai đoạn của bệnh, sự kết hợp của nhiều bệnh lý tâm thần và sự lạm dụng thuốc [44, 61]

1.2.3 Giả thuyết về bất thường hệ thần kinh trung ương

Vào cuối thế kỷ XIX nhiều nhà tâm thần học đã cho rằng bệnh TTPL là

do cấu trúc bất thường của não gây ra Thực tế nghiên cứu trên tử thi và hình ảnh chụp não của bệnh nhân TTPL đã có các dấu hiệu cho thấy sự bất thường

của các cấu trúc não như: giảm thể tích (thùy trán trước, thùy thái dương, hồi đai ) và tăng thể tích não thất [43] Hình ảnh vi thể giải phẫu bệnh còn cho thấy có sự thay đổi về hình dạng, kích thước và số lượng, mật độ các núm nhánh ở các vùng như: hồi hải mã, hạnh nhân, hồi não trán trước, hồi đai… trên bệnh nhân TTPL [21, 36]

1.2.4 Giả thuyết về di truyền

Nhiều nghiên cứu trước đây cho thấy người có mối quan hệ huyết thống càng gần với bệnh nhân TTPL thì nguy cơ mắc bệnh này càng cao [70, 90] Ví dụ: bố mẹ và anh chị em ruột của bệnh nhân TTPL có nguy cơ mắc bệnh lần lượt là 6% và 9%; nếu bố hoặc mẹ bị TTPL thì con ruột của họ có nguy cơ mắc bệnh là 17%, tỷ lệ này tăng lên 46% nếu cả bố và mẹ đều bị TTPL [90]

Giả thuyết về di truyền cho rằng không có gen đơn lẻ nào có đủ khả năng gây ra bệnh TTPL Tuy nhiên, các biến thể di truyền xảy ra ở nhiều gen

sẽ phối hợp với nhau để làm tăng nguy cơ bị bệnh [88] Ngoài ra, bệnh TTPL

có thể do đột biến ở những gen đơn lẻ dẫn đến tính dị hợp nhiều alen của gen

có liên quan đến bệnh [70, 90]

1.2.5 Giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh

Nhiều nghiên cứu về dịch tễ học và lâm sàng đã cho thấy bệnh TTPL

có liên quan tới các biến chứng sản khoa, sự suy dinh dưỡng nặng, sự tiếp xúc với virus cúm hoặc bị lây nhiễm ở giai đoạn trước sinh [70] Ví dụ: nhiễm virus influenza trong thời kỳ mang thai đặc biệt là 3 tháng giữa của thai kỳ làm tăng nguy cơ bị TTPL ở người con, do virus cúm gây ra sự phát triển bất thường về thần kinh và tâm thần của người bệnh sau này Các biến chứng sản khoa khiến nguy cơ bị bệnh TTPL tăng lên gấp đôi Các tác giả cho rằng sự thiếu máu và thiếu oxy trước và trong giai đoạn chuyển dạ đã gây ra giãn não

thất và xuất hiện các bất thường trong hệ thống thần kinh của bệnh nhân hoặc huỷ hoại do độc tố thần kinh [6, 10]

1.3 MÔ HÌNH GÂY BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM

1.3.1 Mô hình dựa trên giả thuyết rối loạn dopamin

Mô hình gây bệnh TTPL dựa vào giả thuyết rối loạn chất dẫn truyền thần kinh DA là mô hình kinh điển, được đề cập khá phổ biến trong thế kỷ

XX [70]

Nghiên cứu của Featherstone và các cs cho thấy amphetamin gây ra những biến đổi về hành vi trên động vật thực nghiệm tương ứng như các triệu chứng của bệnh nhân TTPL, như: tăng cường vận động, hành động lặp đi lặp lại, suy giảm trí nhớ và giảm khả năng học tập [32, 92, 96] Mặt khác, sử dụng thuốc chống loạn thần điều trị cho động vật được tiêm amphetamin đã làm giảm hành vi lặp đi lặp lại, điều này ủng hộ cho giá trị của mô hình [13]

Tuy nhiên, trên lâm sàng các tác giả nhận thấy các thuốc đối vận DA cải thiện được các triệu chứng của bệnh TTPL nhưng không chữa khỏi được căn bệnh này [13] Như vậy, các mô hình dựa trên sự tác động trực tiếp vào hệ DA có những hạn chế nhất định và cần thiết phải phát triển các phương pháp gây mô hình mới để nghiên cứu hiệu quả hơn về căn bệnh này [70]

Hiện nay, các nghiên cứu về TTPL đang tập trung tới giả thuyết suy giảm chức năng của các tế bào thần kinh hệ glutamatergic, về sự phát triển bất bình thường của tế bào thần kinh và sự nhạy cảm của gen Do đó, các mô hình gây bệnh TTPL trên động vật cũng phát triển theo các xu hướng này [70]

1.3.2 Mô hình dựa trên giả thuyết suy giảm chức năng hệ glutamatergic

Nhiều nghiên cứu cho thấy gây suy giảm chức năng hệ glutamatergic bằng cách sử dụng các chất đối vận không cạnh tranh (non-competitive antagonist) với thụ thể NMDA (ví dụ: ketamin, PCP, MK-801) đã tạo ra một

chùm các hiện tượng tương tự những triệu chứng của bệnh TTPL trên động vật thực nghiệm [18, 70, 74]

Nghiên cứu của Mao và cs cho thấy sử dụng PCP trường diễn có thể gây mô hình TTPL trên khỉ với triệu chứng điển hình là suy giảm tương tác

xã hội (TTXH) [74]

Abdul-Monim và cs đã sử dụng PCP (2 mg/kg) 2 lần/ngày trong 7 ngày liên tiếp để gây mô hình TTPL trên chuột cống Kết quả cho thấy chuột gây mô hình có biểu hiện suy giảm trí nhớ và triệu chứng này được cải thiện khi điều trị bằng các thuốc chống loạn thần không điển hình như olanzapin và clozapin [12]

Nghiên cứu của Sams-Dodd cho thấy chuột cống gây mô hình TTPL bằng PCP bộc lộ hành vi lặp đi lặp lại và suy giảm TTXH, các biểu hiện này tương ứng với triệu chứng dương tính và âm tính ở bệnh nhân TTPL Những biến đổi hành vi trên chuột gây mô hình được cải thiện khi điều trị bằng clozapin [94]

Becker và cs sử dụng ketamin bán trường diễn cho thấy hành vi TTXH của chuột bị suy giảm nhưng hoạt động vận động và ức chế tiền xung của phản xạ giật mình (prepulse inhibition of startle, PPI) không thay đổi Ngoài

ra, chuột tiêm ketamin gây mô hình TTPL đã giảm sự gắn kết của glutamat với thụ thể ở vỏ não trán, nhưng lại tăng sự gắn kết của DA với thụ thể D2 ở hồi hải mã so với đối chứng [19]

Verma và cs sử dụng ketamin liều dưới gây mê trên chuột cống cho thấy động vật có biểu hiện suy giảm trí nhớ hiện động (working memory) và tăng giải phóng DA ở vỏ não trán trước so với thể vân [114]

Tóm lại, mô hình gây bệnh TTPL bằng các chất đối vận không cạnh tranh với thụ thể NMDA có thể tạo ra những biến đổi về hành vi và các chất dẫn truyền thần kinh tương tự như bệnh TTPL Tuy nhiên, cách tiếp cận theo

hướng này không trả lời được câu hỏi về yếu tố phát triển trong bệnh TTPL Chúng tôi cho rằng trong thời gian tới, mô hình gây bệnh TTPL dựa trên sự bất thường hệ glutamatergic có thể đóng vai trò quan trọng trong việc tìm ra các liệu pháp điều trị mới mà đích đến là glutamat chứ không phải là DA

1.3.3 Mô hình dựa trên giả thuyết bất thường hệ thần kinh trung ương

1.3.3.1 Mô hình phá hủy sự hình thành và phát triển tế bào thần kinh

Nghiên cứu của Moore và cs cho thấy gây nhiễm độc tử cung chuột mẹ bằng methylazoxymethanol acetate (chất phá hủy tập hợp các tế bào thần kinh đang phân chia) làm thay đổi hành vi và hình thái của các cấu trúc não có liên quan đến bệnh TTPL (đặc biệt là hồi hải mã, vùng trán, vỏ não nội khứu) ở các chuột con [76]

Black và cs cho chuột đực tiếp xúc với L-nitroarginine ở giai đoạn 3-5 ngày tuổi Kết quả cho thấy các chuột này biểu hiện giảm PPI ở giai đoạn trưởng thành Tuy nhiên, chuột cái không bộc lộ các biến đổi này khi thực hiện thí nghiệm tương tự [22]

Hiện tại, các mô hình phá hủy sự hình thành và phát triển của tế bào thần kinh còn hạn chế về các dữ liệu, tuy nhiên nó có giá trị tiềm năng cho việc khám phá ra các vòng thần kinh bằng cách loại trừ các tế bào thần kinh trưởng thành

1.3.3.2 Mô hình gây tổn thương ở giai đoạn mới sinh

Một số tác giả đã gây tổn thương vùng bụng hồi hải mã của chuột cống mới sinh bằng phương pháp gây độc kích thích để gây mô hình bệnh TTPL Kết quả cho thấy ở giai đoạn trưởng thành, các chuột này biểu hiện sự thay đổi hành vi một cách rõ rệt như suy giảm TTXH, PPI và trí nhớ hiện động [14, 15, 72] Các hiện tượng này có nhiều điểm tương đồng với các triệu chứng của bệnh TTPL Nghiên cứu phân tử và điện sinh lý cho thấy mối tương tác sai lệch giữa GABA - glutamat - DA ở vỏ não có thể là nền tảng

của sự suy giảm chức năng của vỏ não trên các chuột gây tổn thương vùng bụng hồi hải mã ở giai đoạn mới sinh [82, 87]

Ngoài ra, một số tác giả đã tiến hành gây tổn thương các cấu trúc não khác có liên quan đến TTPL như đồi não và vùng vỏ não trán trước trên chuột ở giai đoạn mới sinh, nhưng kết quả thu được rất khác nhau Ví dụ, nghiên cứu gây tổn thương đồi não do kích thích độc tố ở chuột cống sau sinh 7 ngày (PD7) cho thấy chuột trưởng thành bị tăng vận động khi tiếp xúc với apomorphin và amphetamin [70]; tuy nhiên nghiên cứu của Lipska và cs không phát hiện ra những thay đổi tương ứng sau khi gây tổn thương vùng này [71, 115] Uehara và cs gây tổn thương vùng giữa của vỏ não trán trước

ở chuột cống PD7 bằng kích thích độc tố đã nhận thấy hoạt động vận động của chuột tăng lên khi tiếp xúc với methamphetamin [112], nhưng nghiên cứu của Lipska và cs lại không cho kết quả tương tự [69]

Tóm lại, mô hình gây tổn thương không chỉ có giá trị về mặt đánh giá hành vi, cấu trúc tế bào, khía cạnh dược lý học mà còn có giá trị về tiến trình thời gian khi phát sinh các rối loạn Hạn chế của mô hình này là ở bệnh nhân TTPL không thể hiện rõ sự tổn thương não tương tự như mô hình gây ra

1.3.4 Mô hình tác động lên gen

Mô hình gây đột biến gen Neuregulin 1: neuregulin 1 là gen “cảm

nhiễm” (susceptible gene) đứng đầu trong bệnh TTPL [105] Chuột đột biến neuregulin 1 (alen thiếu nhiều vùng khác nhau của gen) có các biểu hiện như tăng thụ thể serotonin 2A và các chất vận chuyển serotonin [29], giảm biểu hiện thụ thể NMDA, suy giảm TTXH, PPI và ức chế trì hoãn, nhưng không

có sự thay đổi về trí nhớ hiện động [54, 91]

Mô hình gây đột biến gen COMT: catechol-O-methyltransferase

(COMT) là một enzym chịu trách nhiệm chính cho quá trình chuyển hóa DA

ở vỏ não trán trước Papaleo và cs đã tạo ra chuột chuyển gen biểu hiện quá

mức biến thể COMT Val Chuột chuyển gen có sự suy giảm trí nhớ hiện động

và khả năng nhận biết vật thể lạ; sự suy giảm trí nhớ được cải thiện khi điều

trị bằng amphetamin [84]

Mô hình gây đột biến gen DISC1: Koike và cs gây đột biến gen

DISC1 ở chuột và nhận thấy những chuột này có hoạt động vận động và PPI

bình thường nhưng trí nhớ hiện động bị suy giảm [59]

Li và cs sử dụng biện pháp chuyển gen làm biểu lộ phần tận cùng đầu

C của gen DISC1 ở chuột nhắt [68] Kết quả chuột ở giai đoạn mới sinh có sự suy giảm hệ thống các sợi nhánh ở hồi răng, suy giảm trí nhớ hiện động không gian và giảm hành vi xã hội [68]

Mô hình gây mất đoạn thuộc vùng nhiễm sắc thể 22q11 Mất đoạn

thuộc vùng 22q11 là nguyên nhân của 1% bệnh nhân TTPL người da trắng (Caucasian) và là đột biến duy nhất đã biết có liên quan đến phát tán bệnh TTPL trong cộng đồng [47] Stark và cs cho thấy chuột mang đột biến dị hợp ở nhóm gen liên kết liên quan đến TTPL có những bất thường về hành

vi và cấu trúc tế bào thần kinh như suy giảm trí nhớ hiện động, giảm kích thước các núm nhánh, giảm tính phức tạp của sợi nhánh ở các tế bào tháp hồi hải mã [104]

1.3.5 Mô hình dựa trên giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh

Mô hình gây suy dinh dưỡng: nghiên cứu của Kesby và cs [56]và của

Palmer và cs [83] cho thấy sự thiếu protein nghiêm trọng trước sinh hoặc sự thiếu hụt vitamin D trong quá trình mang thai đã gây ra sự thay đổi lâu dài trong quá trình phát triển não của chuột cống Sự suy dinh dưỡng còn ảnh hưởng đến sự hình thành và phát triển tế bào thần kinh, ảnh hưởng đến sự di

cư và biệt hóa tế bào, phá vỡ sự hình thành của vòng thần kinh và hệ thống các chất dẫn truyền thần kinh, làm suy giảm chức năng nhận thức và học tập [56, 83] Mặc dù các bất bình thường về mặt hình thái trong mô hình này rất

rõ ràng và phổ biến, nhưng hành vi được tạo ra thì rất khác nhau và đôi khi mâu thuẫn với nhau, do đó mô hình này ít được sử dụng so với các mô hình khác [70]

Mô hình gây nhiễm virus: Nghiên cứu của Shi và cs nhận thấy chuột mang thai bị nhiễm virus cúm người đã dẫn đến khiếm khuyết như sự dày lên của vỏ não mới và hồi hải mã ở chuột con Đánh giá về hành vi cho thấy các chuột này có sự suy giảm PPI và TTXH [97] Tuy vậy, mối liên quan giữa gây nhiễm virus và các triệu chứng của bệnh TTPL vẫn chưa thực sự rõ ràng

Tóm lại, giá trị của mô hình kiểm tra các giả thuyết về nguyên nhân gây bệnh là chưa cao do thiếu các bằng chứng thuyết phục về vai trò của các yếu tố nguyên nhân trong bệnh TTPL

1.4 CÁC PHƯƠNG PHÁP ĐÁNH GIÁ HÀNH VI TRÊN ĐỘNG VẬT THỰC NGHIỆM ĐƯỢC GÂY MÔ HÌNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT

1.4.1 Hành vi ở động vật gây mô hình bệnh tâm thần phân liệt

Bệnh nhân TTPL có các nhóm triệu chứng là dương tính như hoang tưởng, ảo giác… và triệu chứng âm tính thể hiện sự giảm sút, mất mát về các hoạt động thần kinh sẵn có như cảm xúc cùn mòn, ngôn ngữ nghèo nàn, khả năng học tập và lao động giảm sút, mất hứng thú trong công việc và các hoạt động xã hội [9] Trên động vật gây mô hình TTPL cũng có những những đặc điểm, hành vi tương đồng với các triệu chứng của bệnh TTPL Theo Arguello và Lipska, các biến đổi về hành vi, trí nhớ trên động vật như tăng hoạt động vận động, giảm tương tác với các cá thể cùng loài, biến đổi ức chế trì hoãn, suy giảm PPI, giảm trí nhớ và khả năng học tập… là tương ứng với các triệu chứng ở bệnh nhân TTPL [17, 70] Quan điểm này được nhiều tác giả ủng hộ

và áp dụng trong nghiên cứu bệnh TTPL trên động vật [15, 19, 20, 89] Để đánh giá hành vi của động vật thực nghiệm, các tác giả đã sử dụng nhiều bài

tập khác nhau như: môi trường mở, TTXH, mê lộ chữ thập, mê lộ nước, mê lộ chữ Y, mê lộ tìm thức ăn… [79, 89, 113]

1.4.2 Đánh giá hoạt động vận động

Vận động là một hoạt động cơ bản, có ảnh hưởng đến nhiều hành vi khác của động vật như tương tác với cá thể cùng loài, khám phá, học tập… Trên động vật gây mô hình TTPL, hoạt động vận động tăng (ví dụ tăng quãng đường vận động, xuất hiện hành vi lặp đi lặp lại) là biểu hiện triệu chứng dương tính của bệnh [17, 70] Để đánh giá chức năng vận động của động vật, các nhà nghiên cứu trên thế giới đã sử dụng nhiều bài tập như môi trường mở, leo cọc, hoạt động trong buồng nuôi, rotarod… Trong số đó, môi trường mở

là bài tập được sử dụng phổ biến nhất [37]

Môi trường mở là một “khuôn viên kín” có thành cao, đáy có thể là hình vuông, hình chữ nhật hoặc hình tròn, kích thước tùy theo loại động vật được thử nghiệm Trong bài tập này, chức năng vận động của động vật được đánh giá chủ yếu bởi các thông số quãng đường vận động, vận tốc trung bình,

số lần đi qua đường giữa… [37]

1.4.3 Đánh giá hành vi xã hội

Hành vi xã hội của động vật được ví như hành vi giao tiếp của loài người Hành vi này được thể hiện trong mối quan hệ mẹ con, sự tức giận, vị trí của động vật trong bầy đàn, hành vi tính giao (sexual behavior), TTXH Các bài tập đánh giá hành vi được áp dụng rộng rãi trên mô hình động vật gây bệnh TTPL, tự kỷ, ám ảnh xã hội (social phobia) và các bệnh có liên quan đến rối loạn hành vi giao tiếp xã hội [27] Trên động vật gây mô hình TTPL, hành vi xã hội suy giảm là tương ứng với triệu chứng âm tính của bệnh [17, 70] Để đánh giá hành vi xã hội của động vật, các nhà nghiên cứu

đã sử dụng nhiều bài tập như TTXH, đánh giá hành vi tính giao, mối quan hệ

mẹ con [27]

Bài tập đánh giá TTXH giữa hai cá thể: hai chuột được đặt vào hai

buồng: chuột phân tích (chuột thí nghiệm) được đặt vào buồng lớn, chuột đối tác được đặt trong lồng nhỏ (Hình 1.3) Các hành vi tương tác (gọi tắt là tương tác) được đánh giá là ngửi kiểu mũi chạm mũi (nose to nose) (Hình 1.4), ngửi kiểu mũi chạm vùng cơ quan sinh dục (nose to genital), hoặc đi theo sau (tức là một con đi theo sau một con khác, following)… Các hành vi này thường được xác định bằng cả hai chỉ số là số lần tương tác và thời gian

tương tác [27]

Hình 1.3 Thiết bị đánh giá hành vi TTXH trên chuột nhắt

*Nguồn: Silverman J.L và cs (2010) [102]

Hình 1.4 Một hành vi TTXH giữa hai cá thể cùng loài

Hành vi tương tác: ngửi kiểu mũi chạm mũi (nose to nose) giữa hai cá thể

*Nguồn: Silverman J.L và cs (2010) [102]

Bài tập đánh giá hành vi tính giao: hai chuột trưởng thành khác giới

được cho vào cùng một lồng, chuột đực thường sẽ có các biểu hiện như đi theo sau, ngửi, cưỡi lên con cái, phóng tinh… Con cái cũng có các hành vi

như: ngửi, tiếp xúc, ưỡn lưng, đi theo… Đây là các hành vi thể hiện tính giao của hai con vật khác giới Các hành vi này cũng được ghi lại và phân tích về

số lần và thời gian với từng hành vi của mỗi con vật [27]

Bài tập đánh giá mối quan hệ mẹ con: chuột mẹ được nhốt chung với

đàn chuột con hoặc cách ly đàn con một thời gian sau đó cho tái hợp Chuột

mẹ thường có các biểu hiện chăm sóc con như: liếm con, ủ ấm, cho con bú, tha chuột con từ vị trí này đến vị trí khác… Các hành vi này của chuột mẹ

được ghi lại và phân tích về số lần và thời gian với từng hành vi [27]

1.4.4 Đánh giá trí nhớ và khả năng học tập

Đánh giá trí nhớ và khả năng học tập của động vật thông qua các bài tập là một trong những nội dung quan trọng để nghiên cứu các bệnh liên quan đến suy giảm trí nhớ và rối loạn nhận thức ở người Trên mô hình động vật, sự suy giảm trí nhớ và học tập là tương ứng với triệu chứng suy giảm nhận thức ở bệnh nhân TTPL [17, 70], nó được thể hiện rất đa dạng, tuỳ thuộc vào từng bài tập (ví dụ: trong bài tập mê lộ nước Morris đó là sự tăng lên của thời gian và quãng đường tìm thấy bến đỗ…) [116] Để đánh giá trí nhớ và khả năng học tập của động vật, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều bài tập như

mê lộ nước Morris, mê lộ tìm thức ăn, mê lộ chữ Y, buồng sáng tối…

Bài tập mê lộ nước Morris (Morris water maze): bài tập mê lộ nước

Morris lần đầu tiên được mô tả bởi Richard Morris vào năm 1984 Dựa vào bản năng sinh tồn và khả năng nhớ vị trí không gian của chuột, nên khi cho vào nước chuột sẽ bơi để tìm bến đỗ và nhớ vị trí của bến đỗ ở các lần tiếp theo Trong bài tập này, chuột được cho vào một hồ bơi có đặt một bến đỗ ngập dưới nước, nước trong hồ bơi được làm đục để động vật không nhìn thấy cũng như không thể dựa vào mùi để tìm thấy bến đỗ mà phải dựa vào các dấu mốc bên ngoài (một số tranh ảnh hoặc vật mốc cố định trong buồng thực nghiệm) để định hướng Các chỉ số đánh giá trong bài tập này là thời gian tìm

thấy bến đỗ, quãng đường tìm thấy bến đỗ, vận tốc bơi trung bình, thời gian

lưu lại góc có bến đỗ [116]

Bài tập tìm thức ăn trong mê lộ: tìm kiếm thức ăn là một hành vi có

tính bản năng, giúp động vật có thể sinh tồn Trong bài tập này, chuột bị bỏ đói được cho vào một mê lộ có cấu tạo bởi nhiều đường chữ chi, có nhiều ngõ cụt và chỉ có một đường duy nhất dẫn đến ô đích chứa thức ăn Chuột sẽ được hướng dẫn đi đến ô đích để lấy thức ăn Sau một số lần luyện tập, chuột có thể tự chạy tới ô đích và thời gian tìm thấy thức ăn sẽ nhanh hơn Trong một số trường hợp, người ta sẽ mở toàn bộ hoặc một số cửa dẫn tới các ngõ cụt để đánh giá mức độ mắc lỗi (đi sai đường) của động vật thí nghiệm Các chỉ số đánh giá trong bài tập này là thời gian tìm thấy thức ăn, số lần hướng dẫn để

tìm được thức ăn, tỷ lệ mắc lỗi…

Bài tập buồng sáng tối: chuột là loài động vật gặm nhấm, ưa hoạt động

trong tối, tránh ánh sáng Dựa trên đặc điểm sinh học này, người ta thiết kế buồng tối (khu vực ưa thích của chuột) trở thành vị trí nguy hiểm (bị điện giật), trong khi buồng sáng lại là vị trí an toàn (không bị điện giật) Trong bài tập này, chuột được đưa vào buồng sáng là khu vực không ưa thích nên chúng

sẽ tự đi vào buồng tối, tại đây chúng sẽ bị điện giật Sau một số lần tập luyện, chuột sẽ hạn chế vào buồng tối Các chỉ số đánh giá ở bài tập này là thời gian

từ khi cho chuột vào buồng sáng đến khi chuột sang buồng tối Tuy nhiên, bài

tập này bị ảnh hưởng khi chuột ít vận động [45]

1.5 MỘT SỐ THUỐC CHỐNG LOẠN THẦN ĐƯỢC SỬ DỤNG TRÊN LÂM SÀNG

1.5.1 Thuốc chống loạn thần điển hình

Chlorpromazin là thuốc đầu tiên được tìm ra, có tác dụng đối vận với thụ thể D2, nên được gọi là nhóm thuốc đối vận thụ thể DA; ngoài ra nó còn được gọi là thuốc chống loạn thần thế hệ 1, thuốc chống loạn thần điển hình

Tùy theo cấu trúc hoá học mà thuốc chống loạn thần điển hình được chia thành nhiều nhóm, trong đó haloperidol thuộc nhóm butyrophenon (Hình 1.5) Thuốc được hấp thu qua đường uống, nồng độ đỉnh huyết thanh đạt được sau 1-4 giờ uống Sau 3-5 ngày dùng thuốc thì đạt được nồng độ điều trị Thời gian bán hủy của đa số thuốc là khoảng 24 giờ [7] Các thuốc đối vận thụ thể

DA có hiệu quả điều trị triệu chứng cấp tính và ngăn ngừa tái phát bệnh TTPL và rối loạn cảm xúc phân liệt Tuy thuốc có hiệu quả cao đối với các triệu chứng dương tính của bệnh TTPL (như ảo giác, hoang tưởng, kích động) nhưng lại ít cải thiện (thậm chí làm nặng nề hơn) các triệu chứng âm tính [7]

1.5.2 Thuốc chống loạn thần không điển hình

Các thuốc đối vận serotonin-DA còn được gọi là thuốc chống loạn thần thế hệ 2, hoặc thuốc chống loạn thần không điển hình Nhóm này gồm risperidon, olanzapin, clozapin, ziprasidon… (Hình 1.5) Thuốc phong tỏa thụ thể serotonin 5-HT2 và thụ thể D2 làm cơ sở cho việc điều trị bệnh Các thuốc đối vận serotonin-DA cũng tác động chuyên biệt hơn lên hệ DA ở vùng giữa viền (mesolimbic) nhiều hơn ở thể vân

Tất cả các thuốc đối vận serotonin-DA có cùng đặc tính sau: (1) phong tỏa ít thụ thể D2 hơn so với thuốc đối vận thụ thể DA; (2) ít có nguy cơ mắc phải hội chứng ngoại tháp hơn so với thuốc đối vận thụ thể DA, nhất là rối loạn vận động muộn; (3) có hiệu quả rõ rệt trong điều trị TTPL và (4) có hiệu quả rõ rệt trong điều trị cơn hưng cảm Các thuốc đối vận serotonin-DA có hiệu quả tốt hơn thuốc đối vận thụ thể DA trong điều trị các triệu chứng dương tính, âm tính của TTPL Bệnh nhân dùng thuốc đối vận serotonin-DA

ít bị tái phát hơn, ít cần cấp cứu tâm thần và số ngày điều trị ngắn hơn so với dùng thuốc đối vận thụ thể DA Mặc dù ít nhưng các thuốc đối vận serotonin-

DA vẫn có tác dụng phụ ngoại tháp, nó còn gây tăng cân đáng kể và làm tăng nguy cơ mắc bệnh tiểu đường [7]

Risperidon (Hình 1.5C): là thuốc thuộc nhóm benzisoxazole Nồng độ

huyết tương của thuốc đạt đỉnh sau khi uống 1 giờ Risperidon hoạt động sinh học đến 70%, có thời gian bán hủy khoảng 20 giờ, nên có hiệu quả chỉ bằng liều duy nhất trong ngày Risperidon là một chất đối vận của thụ thể 5-HT2A

và thụ thể DA D2, thụ thể α1 α2 adrenergic và thụ thể histamin H1 Mặc dù thuốc có tiềm lực đối vận thụ thể D2 như haloperidol nhưng lại ít gây tác dụng phụ ngoại tháp so với haloperidol Tăng cân, buồn nôn và nôn, gây lo âu, nghẹt mũi, rối loạn cương và sạm da là các tác dụng phụ thường gặp của risperidon Về liều lượng, liều khởi đầu thường là 1-2 mg và sau đó có thể tăng đến 4 mg mỗi ngày [35] Với liều 1-4 mg/ngày sẽ gây phong tỏa thụ thể

D2 cần cho tác dụng trị liệu, liều cao hơn 6 mg/ngày sẽ gây ra nguy cơ bị tác dụng phụ, nhất là tác dụng phụ ngoại tháp [7]

Olanzapin (Hình 1.5B): được hấp thu qua đường tiêu hóa gần 85%,

nồng độ đỉnh đạt được sau 5 giờ và thời gian bán hủy là 31 giờ Cùng với tác động đối vận 5-HT2A và D2, olanzapin còn đối vận thụ thể D1, D4, α1, 5-HT1A Tác dụng phụ của olanzapin: gây tăng cân nhiều và thường xuyên hơn các thuốc chống loạn thần không điển hình khác Buồn ngủ, khô miệng, choáng váng, táo bón, khó tiêu, bồn chồn không yên, run cũng có thể gặp khi sử dụng olanzapin Tác dụng phụ ngoại tháp có thể liên quan với liều (liều càng cao thì càng có thể bị hội chứng ngoại tháp) Liều khởi đầu của olanzapin để điều trị loạn thần thường là 5-10 mg/ngày [7]

Hình 1.5 Công thức hoá học của các thuốc chống loạn thần (A) Haloperidol

[98], (B) Olanzapin [100], (C) Risperidon [101]

1.6 NGHIÊN CỨU BỆNH TÂM THẦN PHÂN LIỆT Ở VIỆT NAM

TTPL là một trong những nguyên nhân tàn phế hàng đầu thế giới thường khởi phát ở độ tuổi trẻ, để lại hậu quả nặng nề cho bệnh nhân, gia đình và xã hội [9] Ở Việt Nam, theo số liệu thống kê của ngành tâm thần học năm

2002, tỷ lệ mắc bệnh TTPL là 0,47% dân số, phần lớn phát sinh ở độ tuổi 15–

35 tuổi và chiếm hơn 50% trong tổng số các bệnh lý tâm thần [9] Trong xã hội nước ta, sự kỳ thị về căn bệnh này còn nặng nề, bệnh nhân thường có xu hướng né tránh trong việc khám xét và điều trị dẫn đến bệnh không được phát hiện và điều trị kịp thời [2] Hậu quả là bệnh nhân TTPL có thể gây ra các vấn

đề về hành vi, pháp lý nghiêm trọng như tự tử, giết người… [9]

Mặc dù đã có nhiều nỗ lực, nhưng ở Việt Nam bệnh TTPL mới chỉ được quan tâm nghiên cứu nhiều về dịch tễ học và các đặc điểm lâm sàng, như nghiên cứu của Nguyễn Viết Thiêm và cs về chăm sóc sức khỏe tâm thần tại cộng đồng [10], của Tô Xuân Lân và cs về đặc điểm lâm sàng TTPL thể di chứng [4], hay nghiên cứu của Nguyễn Văn Nhận, Nguyễn Văn Tuấn

về biến đổi trí nhớ và đặc điểm ảo giác của bệnh nhân TTPL [8, 11] Trong khi đó, hướng nghiên cứu gây ra các triệu chứng bệnh TTPL trên động vật thực nghiệm nhằm tìm hiểu cơ chế bệnh sinh cũng như đánh giá tác dụng điều trị của các thuốc chống loạn thần hoặc sàng lọc các hợp chất tự nhiên có khả năng cải thiện các triệu chứng loạn thần và suy giảm trí nhớ hầu như còn đang

bỏ ngỏ

Nhóm nghiên cứu thuộc Bộ môn Sinh lý, Học viện Quân y bước đầu đã thử nghiệm gây mô hình bệnh TTPL trên chuột và đã đạt được một số kết quả nhất định [3, 5] Dựa trên cơ sở đó, chúng tôi mong muốn thực hiện đề tài này

để đẩy mạnh những nghiên cứu về hành vi đồng thời mở ra một hướng nghiên cứu mới về bệnh TTPL ở Việt Nam tiệm cận với các nghiên cứu sôi động trên thế giới về căn bệnh này

Chương 2 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 ĐỐI TƯỢNG NGHIÊN CỨU

Chuột nhắt trắng chủng Swiss, giống đực, khỏe mạnh, 7–10 tuần tuổi (290 chuột, do ban chăn nuôi Học viện Quân y cung cấp) Tất cả chuột được chăm sóc trong cùng điều kiện (phòng nuôi thoáng mát, ăn uống đầy đủ, chu

kỳ sáng tối được duy trì 12/12 giờ)

2.2 PHƯƠNG TIỆN, HOÁ CHẤT

2.2.1 Phương tiện

Buồng thực nghiệm được làm bằng khung sắt, quây vải đen, có kích thước 150 x 150 x 150 cm để cách ly với môi trường xung quanh, tránh các yếu tố gây nhiễu Ánh sáng trong buồng thực nghiệm được duy trì hằng định trong suốt quá trình thí nghiệm Khi tiến hành bài tập mê lộ nước Morris, một số tấm bảng màu trắng sẽ được treo bên trong buồng thực nghiệm để làm mốc

Môi trường mở là hình hộp có kích thước chiều dài x chiều rộng x chiều cao lần lượt là 40 × 40 × 60 cm, được làm bằng khung gỗ, đáy gỗ được sơn đen, bốn mặt lắp kính trong Đường giữa là một đường thẳng chia đáy của môi trường mở thành hai phần bằng nhau (Hình 2.1)

Thiết bị đánh giá hành vi TTXH của chuột gồm hai buồng: buồng lớn được làm bằng khung gỗ có kích thước 40 x 40 x 60 cm, bốn mặt lắp kính trong; buồng nhỏ là một hộp làm bằng nhựa mica có kích thước 12 x 12 x 15

cm, nằm trong buồng lớn, các mặt bên được làm bằng các thanh hợp kim không gỉ xếp song song để động vật có thể tương tác với nhau (ví dụ: ngửi, bới lông…) Vùng giao tiếp (tương tác) được định nghĩa là vùng bao quanh buồng nhỏ, rộng 2,0 cm (Hình 2.2)

Mê lộ nước là một chậu tôn hình tròn (đường kính 100 cm, thành cao

30 cm) sơn đen toàn bộ mặt trong, đổ ngập nước 18–20 cm, được đánh dấu chia đều thành 4 góc phần tư Bến đỗ (platform) làm bằng nhựa trong, đặt ở trung tâm một góc phần tư, chìm cách mặt nước khoảng 0,5 cm Nhiệt độ nước được duy trì ở 25 - 270C (Hình 2.3)

Hình 2.1 Môi trường mở với vùng

đáy (A) và đường giữa (B)

Hình 2.2 Buồng TTXH với lồng nhỏ có động vật (A) và vùng tương

tác (B)

Hình 2.3 Mê lộ nước với các góc phần tư (I, II, III, IV) và bến đỗ đặt tại

trung tâm của một góc phần tư

Mê lộ tìm thức ăn: là một hình hộp chữ nhật có kích thước ngoài 120 x

80 x 10 cm, được làm bằng gỗ sơn đen, trong mê lộ có nhiều đường đi hình chữ chi và các ngõ cụt được thiết lập bằng các miếng gỗ chắn nhỏ Khi huấn