抗阻运动上调miR-150-5p表达改善CUMS大鼠抑郁样行为

来源 :周卓扬 | 被引量 : 0次 | 上传用户:syyyqw
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研究目的:抑郁症是一个重要的公共健康问题,也是在全球范围内造成疾病负担的主要原因之一,随着抑郁症发病率的增加,造成了庞大的社会和经济负担。尽管遗传学和分子研究的发现为抑郁症的发病机制提供了一些线索,但对抑郁症发病机制以及治疗方法的深入评估仍然是迫切需要的。本研究旨在探讨运动干预介导的miRNA谱改变对慢性应激诱导的抑郁模型大鼠行为和分子机制的影响,为运动手段治疗抑郁症提供理论依据。研究方法:选取60只SPF级雄性大鼠,随机分为正常对照组(N组,n=15),抑郁造模组(CUMS组,n=45)。正常对照组不经受任何干预,造模组大鼠采用5周的慢性不可预测温和刺激(CUMS)方法,构建抑郁大鼠模型。造模结束后,使用蔗糖偏好实验和强迫游泳实验验证抑郁造模是否成功。随后将抑郁造模组随机分为抑郁模型组(M组,n=15)、有氧运动组(E组,n=15)和抗阻运动组(R组,n=15)。其中抑郁模型组只进行正常的生理活动,不进行治疗干预。E组大鼠进行跑台运动,每周5次,每次60 min,共4周。跑台速度从5 m/min,运动5分钟,增加到8 m/min,运动5分钟,再增加到12 m/min,运动20分钟后。然后从12m/min降至10m/min,保持20分钟,再降至8m/min,保持10分钟。R组大鼠进行负重爬梯运动,训练大鼠爬上垂直爬梯(长1.1 m,宽0.18 m,栅距2 cm,倾角80°)。大鼠在30 min内,连续攀爬10次,每周4次,持续4周,同时递增负荷。根据大鼠体重,用Vega胶带将塑料瓶装水粘在大鼠尾部。在第一个训练周,负荷为基线体重的25%,然后每隔一周增加25%,直到第四周达到100%。所有干预治疗结束后,处死大鼠,取新鲜海马组织进行高通量测序,筛选海马CA1区域差异表达的miRNA,使用实时荧光定量PCR检测差异表达的miRNA并预测其互作m RNA。在之后的实验中,我们选取50只5周龄雄性SD大鼠,适应性喂养1周后,采用完全随机分组的方式分为:正常对照组(N组,n=10),抑郁造模组50只(CUMS组,n=40)。CUMS组进行为期5周的慢性不可预测性刺激(CUMS)后,随机分为抑郁模型对照组(M组,n=10),抗阻运动组(R组,n=10),抗阻运动联合miR-150-5p抑制剂组(Y组,n=10),抗阻运动联合miR-150-5p抑制剂阴性对照组(K组,n=10)。各组大鼠采用与之前相同的测试和干预方法,其中N组和M组大鼠只进行正常的生理活动,不进行治疗干预。R组大鼠采用与之前相同的干预方式。抗阻运动联合抑制剂组(Y组)和抗阻运动联合抑制剂阴性对照组(K组)大鼠每周进行脑定位微注射,每周注射2次,共四周。Y组与K组的运动方案与R组完全相同。在所有干预结束后处死大鼠,收集新鲜海马组织样本,进行尼氏染色分析大鼠神经元损伤情况,免疫荧光染色观察突触蛋白表达水平,透射电镜观察海马CA1区突触超微结构,蛋白免疫印迹法(Western blot)检测各组大鼠海马相关蛋白的表达水平。研究结果:1.有氧运动和抗阻运动对大鼠抑郁样行为的影响1)体重:与N组大鼠相比,M组大鼠体重下降明显(p<0.05)。经过4周的运动干预,与M组相比,E组和R组大鼠体重明显上升(p<0.05)。2)蔗糖偏好:与N组大鼠相比,M组大鼠的糖水偏好率显著下降(p<0.05)。经过4周的运动干预,E组和R组大鼠糖水偏好率较M组显著上升(p<0.05)。3)强迫游泳:与N组大鼠相比,M组大鼠的强迫游泳静止时间显著上升(p<0.05)。经过4周的运动干预,E组和R组大鼠的游泳静止时间较M组显著下降(p<0.05)。2.有氧运动和抗阻运动介导的CUMS大鼠miRNA谱的变化1)高通量测序:与N组大鼠相比,M组大鼠海马CA1区有38个miRNA表达量升高,11个miRNA表达量下降(p<0.05);E组与M组相比,有56个miRNA表达量下降,14个miRNA表达量升高(p<0.05);R组与M组相比,有69个miRNA表达量下降,12miRNA表达量升高(p<0.05)。2)实时荧光定量PCR:与N组相比,M组大鼠海马CA1区miR-150-5p表达量下降,差异具有统计学意义(p<0.05)。E组大鼠miR-150-5p表达量与M组相比无明显差异(p>0.05),R组大鼠miR-150-5p表达量较M组大鼠升高,差异具有统计学意义(p<0.05)。3.miR-150-5p敲除效率:与N组大鼠相比,M组大鼠miR-150-5p表达量显著下降(p<0.05)。相较于M组,R组和K组大鼠miR-150-5p表达量明显上升(p<0.05)。与K组相比,Y组大鼠miR-150-5p表达量下降,差异具有统计学意义(p<0.05)。4.抗阻运动联合miR-150-5p抑制剂对大鼠抑郁样行为的影响1)体重:与N组大鼠相比,M组大鼠体重下降明显(p<0.05)。经过4周的运动干预后,R组和K组大鼠体重显著上升(p<0.05)。与K组大鼠相比,Y组大鼠体重显著下降,差异具有统计学意义(p<0.05)。2)蔗糖偏好:与N组大鼠相比,M组大鼠糖水偏好率显著下降(p<0.05)。经过4周运动干预,R组和K组大鼠糖水偏好率显著上升(p<0.05)。与K组大鼠相比,Y组大鼠糖水偏好率显著下降,差异具有统计学意义(p<0.05)。3)强迫游泳:与N组大鼠相比,M组大鼠游泳静止时间显著升高(p<0.05)。经过4周运动干预后,R组和K组大鼠游泳静止时间显著降低(p<0.05)。Y组大鼠游泳静止时间与K组相比显著升高(p<0.05)。5.海马组织形态的改变1)尼氏染色:与N组大鼠相比,M组大鼠神经元排列松散,明显缺乏清晰的尼氏体边界,尼氏体物质减少或溶解。经过抗阻运动治疗后,与M组大鼠相比,R组和K组大鼠海马CA1区神经元细胞排列分布较均匀,尼氏小体数目增多,阳性粒细胞数目增加,差异具有统计学意义(p<0.05)。与K组大鼠相比,Y组大鼠神经元数量较少,尼氏小体数目减少,细胞结构不清晰。2)免疫荧光染色:与N组大鼠相比,M组大鼠海马中PSD-95、GAP-43的分布显著降低(p<0.05);但在经过抗阻运动干预后,与M组相比,R组和K组大鼠PSD-95和GAP-43蛋白表达分布量增多,差异具有统计学意义(p<0.05)。但是经过miR-150-5p antagomir处理后的Y组,其蛋白分布量没有明显增多。3)透射电镜:与N组大鼠相比,M组大鼠海马突触后膜界限不清,突触间隙宽度增加,差异具有统计学意义(p<0.05)。与M组相比,R组和K组大鼠突触后膜界限清晰,突触间隙宽度明显减少(p<0.05)。与K组大鼠相比,Y组大鼠海马突触后膜结构不完整,突触间隙宽度没有明显改善。6.Western blot分析1)突触相关蛋白的表达水平:与N组相比,PSD-95、GAP-43在M组大鼠海马中表达量降低(p<0.05);经过4周的运动干预后,R组和K组大鼠海马中PSD-95、GAP-43表达量较M组显著升高(p<0.05)。与K组大鼠相比,Y组大鼠海马中PSD-95、GAP-43表达量显著降低(p<0.05)。Synapsin在所有组中的表达量均无明显差异(p>0.05)。2)PP2A信号通路相关蛋白的表达水平:与N组相比,PPP2R1A在M组中显著上调(p<0.05),在R组和K组中显著下调(p<0.05)。与K组相比,Y组中PPP2R1A表达量增加,差异具有统计学意义(p<0.05)。与N组相比,p-PKCα/PKCα、p-ERK1/2/ERK1/2、p-GSK3β/GSK3β、p-CREB/CREB、p-Glu A1/Glu A1的表达水平在M组中下调(p<0.05)。经过4周的运动干预后,R组大鼠中p-PKCα/PKCα、p-ERK1/2/ERK1/2、p-GSK3β/GSK3β、p-CREB/CREB、p-Glu A1/Glu A1表达水平明显升高(p<0.05)。与K组大鼠相比,Y组大鼠海马中p-PKCα/PKCα、p-ERK1/2/ERK1/2、p-GSK3β/GSK3β、p-CREB/CREB、p-Glu A1/Glu A1表达水平明显降低(p<0.05)。结论:miR-150-5p在CUMS大鼠海马CA1区域中表达下调,抗阻运动通过上调miR-150-5p,抑制PPP2R1A的表达水平,促进CUMS大鼠突触可塑性,改善CUMS大鼠的抑郁样行为。
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