慢性应激和72小时快动眼睡眠剥夺对大鼠前额叶皮质及海马bFGF的影响

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背景和目的:  抑郁症因其发病率高、治愈率低以及高自杀率,严重危害人类的健康以及生活质量,但其发病机制至今仍尚未阐明,一般认为与单胺类神经递质系统的失衡、神经内分泌紊乱以及神经可塑性破坏有关。抑郁症的神经营养假说(NTHD)的提出后,具有神经营养作用的因子备受关注,如脑源性神经营养因子(BDNF)、成纤维细胞生长因子(FGFs)、血管内皮生长因子(VEGF)和胰岛素样生长因子等。抑郁症的治疗目前多为药物治疗,但起效延迟,且常有患者因不能耐受副作用而出现停药影响治疗,一些非药物的干预方式逐渐得到发展并结合到抑郁症的药物治疗中,如电休克治疗(ECT),睡眠剥夺(SD)以及心理治疗等。其中,睡眠剥夺是一种可以快速有效改善抑郁状态的干预方式,且无明显副作用,但其神经生物学机制尚未明确。本实验通过孤养加慢性不可预见性轻度应激建立抑郁动物模型,在此基础上对抑郁动物进行72小时快动眼睡眠剥夺,观察应激和睡眠剥夺对大鼠前额叶皮质和海马碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的影响,以探究 bFGF在抑郁症中的作用以及探究其是否参与了快动眼睡眠剥夺的抗抑郁机制,为抑郁症的病理生理机制和治疗研究提供依据。  材料和方法:  实验动物为2~3月龄成年雄性Sprague Dawley大鼠。首先在对每只大鼠进行第一次行为学实验后,将大鼠随机分为正常对照组(n=8)和应激造模组(n=25)。应激造模组接受28天孤养+慢性不可预见性轻度应激(CUMS),造模阶段结束后,接受第二次行为学实验,根据第二次旷场实验的结果,以行为学得分降低30%为造模成功的标准,剔除造模没有成功的大鼠以及不能耐受应激死亡的大鼠后,将造模成功的大鼠随机分为3组:抑郁模型组(n=6)、抑郁模型+72h快动眼快动眼睡眠剥夺组(72小时REMSD组,n=7,以下简称72小时REMSD组)、抑郁模型+大平台水环境对照组(n=6,以下简称大平台对照组)。利用小平台水环境法对72小时REMSD组大鼠进行快动眼睡眠剥夺,为排除水环境的影响,采用大平台水环境做对照。在实验前、应激造模组接受28天孤养+CUMS后以及72小时快动眼睡眠剥夺后各采用旷场试验和蔗糖水偏好实验观察大鼠的行为学改变,采用酶联免疫吸附测定(Elisa)方法分别检测各组大鼠前额叶皮质以及海马中碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)的含量变化,并通过实时荧光定量PCR技术(qRT PCR)检测各组大鼠上述脑区 bFGF mRNA的表达水平变化。实验结果用Excel2007和IBM SPSS Statistics20统计软件进行处理分析。结果以均数±标准差(x?± s)的形式表示,采用t检验(t-test)和单因素方差分析(one way ANOVA)对各指标数据进行组间均数比较,P≤0.05为差别有统计意义,P≤0.01为差别有高度统计学意义。  结果:  1.旷场实验:  (1)28天孤养+CUMS后,抑郁造模成功的大鼠与正常对照组相比,在旷场实验中的总路程和周边路程均显著减少(P<0.001),中央路程亦显著减少(P<0.01),同时,与自身接受应激前相比,在旷场实验中的运动总路程、中央路程以及周边路程均有显著减少(P<0.001)。该结果提示经过28天孤养+CUMS的处理使大鼠自主活动明显减少,出现抑郁样的行为表现。  (2)72小时REMSD后,72小时REMSD组大鼠与大平台对照组大鼠相比,在旷场实验中运动的总路程显著增加(P<0.001),中央路程和周边路程也显著增加(P<0.01);同时,与其自身在72小时REMSD前相比,旷场实验中运动的总路程和周边路程均显著增加(P<0.001),中央路程也显著增加(P<0.01),而大平台对照组与其自身72小时前相比旷场实验中运动路程无明显差异(P>0.05)。该结果提示72小时REMSD可以增加抑郁模型大鼠的自主运动,改善抑郁模型大鼠的抑郁状态。  2.蔗糖水消耗实验:  28天孤养+CUMS后,抑郁造模成功的大鼠与正常对照组相比,蔗糖水消耗量和蔗糖水偏好程度(蔗糖水消耗百分比)均显著降低(P<0.001)同时,与其自身接受应激前相比,蔗糖水消耗量和蔗糖水偏好程度亦均显著降低(P<0.001)。该结果提示大鼠经过28天孤养合并CUMS后,出现快感缺失这一抑郁核心症状,进一步表明了大鼠应激后处于抑郁状态。  3.大鼠前额叶皮质和海马区bFGF蛋白含量变化:  Elisa实验结果显示,四组大鼠前额叶皮质和海马bFGF蛋白含量差别明显,有高度统计学意义(P<0.001,ANOVA)。其中,抑郁模型组大鼠与正常对照组大鼠相比,前额叶皮质以及海马bFGF蛋白含量明显增加(P<0.001);与抑郁模型组大鼠相比,72小时REMSD组大鼠以及大平台对照组大鼠海马区bFGF蛋白含量明显降低(P<0.001),前额叶皮质bFGF蛋白含量亦降低(P<0.05);72小时REMSD组大鼠与正常对照组和大平台对照组以及大平台对照组与正常对照组之间,bFGF蛋白含量在海马和前额叶皮质均无明显差异。  4.大鼠前额叶皮质和海马区bFGF mRNA表达水平变化:  qRT PCR实验结果显示,四组大鼠间前额叶皮质bFGF mRNA表达水平差别明显,有高度统计学意义(P<0.001,ANOVA),海马区bFGF mRNA表达水平亦有差别,有高度统计学意义(P<0.01,ANOVA)。其中抑郁模型组大鼠与正常对照组大鼠相比,前额叶皮质bFGF mRNA表达水平明显增高(P<0.001),海马区表达亦增高(P<0.01);与抑郁模型组大鼠相比,72小时REMSD组大鼠以及大平台对照组大鼠前额叶皮质及海马区bFGF mRNA表达水平明显降低(P<0.001);72小时REMSD组大鼠与正常对照组和大平台对照组以及大平台对照组与正常对照组之间,bFGF mRNA表达水平在海马和前额叶皮质均无明显差异。  结论:  1.28天孤养结合慢性不可预见性轻度应激可以导致大鼠出现抑郁样行为。  2.在接受72小时REMSD后抑郁大鼠的抑郁样表现得到了快速而明显的改善,提示72小时REMSD具有快速改善抑郁状态的作用。  3.大鼠在接受28天孤养+CUMS后表现为抑郁状态,接受72小时REMSD后的抑郁大鼠的抑郁状态得到改善,未接受快动眼睡眠剥夺的抑郁大鼠(大平台对照组)仍处于抑郁状态。同时,抑郁模型组大鼠前额叶皮质和海马区bFGF蛋白含量及mRNA表达水平均明显升高,提示孤养条件下慢性应激可能会导致脑内bFGF的表达增加;而72小时REMSD组大鼠与大平台对照组大鼠前额叶皮质和海马区bFGF蛋白含量及mRNA表达水平均降低且与正常组无明显差异,提示抑郁模型组大鼠bFGF表达可能为应激状态下一过性增高,可能为应激状态下的代偿性保护作用,且该因子可能没有参与72小时REMSD的抗抑郁作用过程。
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