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目的:
抑郁症是现在全球发病率最高的精神疾病之一,以持续性心境低落为特点,患者常有自伤、自杀的风险,是世界第二大致残原因。给个人、家庭和社会带来了严重的负担。重复经颅磁刺激(rTMS)作为一种无创性、安全性高和患者接受度高的神经电生理疗法在临床实践中被证实是治疗抑郁症重要的物理疗法之一。但是,rTMS治疗抑郁症的病理生理学基础与分子和细胞机制尚不清楚。糖皮质激素受体敲除的动物模型被认为是经典的抑郁症动物模型,但尚未在糖皮质激素受体敲除的模型中验证或测试rTMS的治疗作用。在这项研究中,我们研究了rTMS对gr敲除的斑马鱼抑郁症模型的影响及潜在机制。
方法:
1.采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建GR功能丧失的斑马鱼突变体(gr-/-斑马鱼);
2.使用viewpoint行为监测仪观察gr-/-斑马鱼成鱼和幼鱼的行为;
3.利用rTMS和伪刺激分别处理对照组及gr-/-斑马鱼成鱼组;
4.使用viewpoint行为监测仪观察在rTMS治疗后gr-/-斑马鱼成鱼的行为学变化;
5.通过高效液相色谱技术(HPLC)分析rTMS治疗组和伪刺激组斑马鱼治疗后其大脑内神经递质和其代谢产物含量的变化情况;
6.利用RNAiso试剂盒提取rTMS治疗组和伪刺激组斑马鱼在治疗后大脑内的总RNA并利用qRT-PCR检测相关基因的表达。
结果:
1.利用CRISPR/Cas9基因编辑技术已成功地构建2个gr突变的斑马鱼品系,分别敲除gr基因组第二个外显子中部7个核苷酸和8个核苷酸,利用生物信息软件预测其产生移码突变,两个gr-/-斑马鱼品系均不能表达完整的GR多肽;
2.通过viewpiont行为监测仪观察到gr-/-成年斑马鱼与gr+/+成鱼斑马鱼相比其游动距离和对外界刺激的敏感度明显降低,gr-/-幼鱼与gr+/+幼鱼相比显示出黑暗条件下游动距离明显下降,同时在光照条件下游动距离也出现了下降的趋势,这些表型与人类的抑郁症相似;
3.rTMS治疗后gr-/-成年斑马鱼游动距离增加,而对gr+/+成年斑马鱼的游动距离没有明显的影响。rTMS治疗使gr-/-成年斑马鱼的游动距离和外界刺激的敏感度恢复至与gr+/+成鱼斑马鱼一致的水平。从而挽救了gr-/-成年斑马鱼的抑郁样行为;
4.HPLC检测发现rTMS治疗组与伪刺激组的gr+/+成年斑马鱼和gr-/-成年斑马鱼其大脑内的单胺类神经递质和其代谢产物:多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)、5-羟色胺(5-HT)、二羟基苯乙酸(DOPAC)、5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)、多巴胺/二羟基苯乙酸的比值(DA/DOPAC)和5-羟色胺/5-羟吲哚乙酸的比值(5-HT/5-HIAA)均没有显著改变。
5.提取rTMS治疗组与伪刺激组的gr-/-成年斑马鱼和gr+/+成年斑马鱼大脑内总RNA,并通过实时荧光定量PCR分析发现,rTMS治疗后gr-/-成年斑马鱼大脑中与抑郁相关的基因bdnf和crhr1的mRNA表达水平显著增加。
结论:
第一部分:我们利用CRISPR/Cas9技术成功构建两个能够稳定遗传的gr-/-斑马鱼突变品系。通过斑马鱼行为分析软件发现gr-/-斑马鱼幼鱼表现出黑暗条件下游动距离明显下降,同时gr-/-成鱼也表现出游动速度下降、游动距离减少和对外界刺激的敏感度明显降低的表型,这些表型均与人类的抑郁症表型相符合,由此认为gr基因敲除后会导致斑马鱼出现抑郁症样表型,即我们成功构建了稳定遗传的抑郁症动物模型,可用于进一步研究GR在人类抑郁症中的作用。
第二部分:利用rTMS处理,使gr-/-斑马鱼的行为活度恢复到了与gr+/+斑马鱼一致的水平,挽救了其抑郁症样的表型,但rTMS对gr+/+斑马鱼的行为活性没有影响。HPLC分析显示rTMS治疗组和伪刺激组斑马鱼的大脑内单胺类神经递质及其代谢产物的含量没有明显变化,表明rTMS不是通过改变gr-/-斑马鱼大脑中的单胺类神经递质水平来挽救抗抑郁行为。实时荧光定量PCR的结果表明rTMS增加了斑马鱼大脑的转录活性,诱导了抑郁依赖性基因bdnf和crhr1的表达量增高并导致了抑郁症样行为的改善,从而增加gr-/-斑马鱼行为活度。因此我们认为,rTMS通过诱导增加gr-/-斑马鱼脑内bdnf和crhr1的表达而不是改变神经递质的含量来挽救gr-/-斑马鱼的抑郁症样行为。
抑郁症是现在全球发病率最高的精神疾病之一,以持续性心境低落为特点,患者常有自伤、自杀的风险,是世界第二大致残原因。给个人、家庭和社会带来了严重的负担。重复经颅磁刺激(rTMS)作为一种无创性、安全性高和患者接受度高的神经电生理疗法在临床实践中被证实是治疗抑郁症重要的物理疗法之一。但是,rTMS治疗抑郁症的病理生理学基础与分子和细胞机制尚不清楚。糖皮质激素受体敲除的动物模型被认为是经典的抑郁症动物模型,但尚未在糖皮质激素受体敲除的模型中验证或测试rTMS的治疗作用。在这项研究中,我们研究了rTMS对gr敲除的斑马鱼抑郁症模型的影响及潜在机制。
方法:
1.采用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建GR功能丧失的斑马鱼突变体(gr-/-斑马鱼);
2.使用viewpoint行为监测仪观察gr-/-斑马鱼成鱼和幼鱼的行为;
3.利用rTMS和伪刺激分别处理对照组及gr-/-斑马鱼成鱼组;
4.使用viewpoint行为监测仪观察在rTMS治疗后gr-/-斑马鱼成鱼的行为学变化;
5.通过高效液相色谱技术(HPLC)分析rTMS治疗组和伪刺激组斑马鱼治疗后其大脑内神经递质和其代谢产物含量的变化情况;
6.利用RNAiso试剂盒提取rTMS治疗组和伪刺激组斑马鱼在治疗后大脑内的总RNA并利用qRT-PCR检测相关基因的表达。
结果:
1.利用CRISPR/Cas9基因编辑技术已成功地构建2个gr突变的斑马鱼品系,分别敲除gr基因组第二个外显子中部7个核苷酸和8个核苷酸,利用生物信息软件预测其产生移码突变,两个gr-/-斑马鱼品系均不能表达完整的GR多肽;
2.通过viewpiont行为监测仪观察到gr-/-成年斑马鱼与gr+/+成鱼斑马鱼相比其游动距离和对外界刺激的敏感度明显降低,gr-/-幼鱼与gr+/+幼鱼相比显示出黑暗条件下游动距离明显下降,同时在光照条件下游动距离也出现了下降的趋势,这些表型与人类的抑郁症相似;
3.rTMS治疗后gr-/-成年斑马鱼游动距离增加,而对gr+/+成年斑马鱼的游动距离没有明显的影响。rTMS治疗使gr-/-成年斑马鱼的游动距离和外界刺激的敏感度恢复至与gr+/+成鱼斑马鱼一致的水平。从而挽救了gr-/-成年斑马鱼的抑郁样行为;
4.HPLC检测发现rTMS治疗组与伪刺激组的gr+/+成年斑马鱼和gr-/-成年斑马鱼其大脑内的单胺类神经递质和其代谢产物:多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)、5-羟色胺(5-HT)、二羟基苯乙酸(DOPAC)、5-羟吲哚乙酸(5-HIAA)、多巴胺/二羟基苯乙酸的比值(DA/DOPAC)和5-羟色胺/5-羟吲哚乙酸的比值(5-HT/5-HIAA)均没有显著改变。
5.提取rTMS治疗组与伪刺激组的gr-/-成年斑马鱼和gr+/+成年斑马鱼大脑内总RNA,并通过实时荧光定量PCR分析发现,rTMS治疗后gr-/-成年斑马鱼大脑中与抑郁相关的基因bdnf和crhr1的mRNA表达水平显著增加。
结论:
第一部分:我们利用CRISPR/Cas9技术成功构建两个能够稳定遗传的gr-/-斑马鱼突变品系。通过斑马鱼行为分析软件发现gr-/-斑马鱼幼鱼表现出黑暗条件下游动距离明显下降,同时gr-/-成鱼也表现出游动速度下降、游动距离减少和对外界刺激的敏感度明显降低的表型,这些表型均与人类的抑郁症表型相符合,由此认为gr基因敲除后会导致斑马鱼出现抑郁症样表型,即我们成功构建了稳定遗传的抑郁症动物模型,可用于进一步研究GR在人类抑郁症中的作用。
第二部分:利用rTMS处理,使gr-/-斑马鱼的行为活度恢复到了与gr+/+斑马鱼一致的水平,挽救了其抑郁症样的表型,但rTMS对gr+/+斑马鱼的行为活性没有影响。HPLC分析显示rTMS治疗组和伪刺激组斑马鱼的大脑内单胺类神经递质及其代谢产物的含量没有明显变化,表明rTMS不是通过改变gr-/-斑马鱼大脑中的单胺类神经递质水平来挽救抗抑郁行为。实时荧光定量PCR的结果表明rTMS增加了斑马鱼大脑的转录活性,诱导了抑郁依赖性基因bdnf和crhr1的表达量增高并导致了抑郁症样行为的改善,从而增加gr-/-斑马鱼行为活度。因此我们认为,rTMS通过诱导增加gr-/-斑马鱼脑内bdnf和crhr1的表达而不是改变神经递质的含量来挽救gr-/-斑马鱼的抑郁症样行为。