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背景和目的: 目前抑郁症发病机制尚不明确,最为认可的是与突触间单胺类神经递质失调有关。睡眠剥夺可发挥快速抗抑郁效应,且没有明显的副作用和禁忌症,是目前抗抑郁治疗中起效最快的治疗手段之一。睡眠剥夺可使细胞外腺苷水平升高,并使其受体发生一系列变化。腺苷可通过不同的受体对睡眠、抑郁、焦虑等多种过程产生影响。另外,随着人们对抑郁症分子水平的研究,细胞信号转导途径也成为研究的焦点。而蛋白激酶A(PKA)和钙调素依赖蛋白激酶4(CaMKIV)是信号转导通路中的重要激酶,在蛋白磷酸化及诱导基因转录方面起着重要的作用。本实验通过对大鼠进行慢性轻度不可预见性应激(CMUS)、72h快眼动睡眠剥夺(REMSD),并结合腹腔注射腺苷A1受体拮抗剂、腺苷A2a受体拮抗剂,观察大鼠的行为学改变及海马、前额叶皮质中PKA和CaMKIV表达水平的变化,旨在探讨REMSD抗抑郁机制中腺苷及受体的作用,为抑郁症机制的研究提供理论依据。 材料和方法 实验动物为SpragueDawley成年雄性大鼠,体质量为220-280g。将大鼠随机分为正常对照组(n=8)和应激造模组(n=48)。应激造模组经21d慢性轻度不可预见性应激(CMUS)后随机分为6组:抑郁模型组、REMSD组、水环境对照组、NS组(REMSD期间注射生理盐水)、腺苷A1和A2a受体拮抗剂组(REMSD期间分别注射腺苷A1,A2a受体拮抗剂),每组8只。利用小平台水环境法对应激造模组(水环境对照组除外)大鼠进行快眼动睡眠剥夺,并用大平台水环境(水环境对照组)做对照,并排除水环境的影响。72hREMSD过程中的0h、24h、48h、72h期间对NS组、腺苷A1和A2a受体拮抗剂组大鼠分别腹腔注射生理盐水、腺苷A1和A2a受体拮抗剂。其中NS组与腺苷A1和A2a受体拮抗剂组形成对照,排除腹腔注射的影响。在实验过程中采用开场试验、蔗糖水消耗实验、强迫游泳实验观察大鼠的行为学改变,用Western-blot方法检测各组大鼠海马、前额叶皮质中PKA及CaMKIV表达水平的变化。实验结果用Excel2003和SPSS16.0统计软件进行分析处理。结果以均数±标准差(_x±s)表示,采用单因素方差(ANOVA)和t检验(t-test)进行组间均数比较,P≤0.05为差别有统计意义。 结果 1.开场试验:经过21dCMUS,与正常对照组相比,应激造模组大鼠总路程、中央路程均显著减少(P<0.05),周边路程亦显著减少(P<0.01);提示经过21dCMUS处理后大鼠活动路程减少,表现出抑郁样行为。经过72hREMSD后,REMSD组大鼠与水环境对照组相比总路程、周边路程显著增加(P<0.01),此结果说明了睡眠剥夺可使抑郁型大鼠的自发活动增加,改善了大鼠的抑郁样状态。腺苷A1受体拮抗剂组大鼠与72hREMSD前相比,72hREMSD后总路程、中央路程和周边路程均显著增加(P<0.01),与NS组相比总路程、周边路程亦显著增加(P<0.01);腺苷A2a受体拮抗剂组大鼠自身与72hREMSD前相比,72hREMSD后总路程和周边路程显著增加(P<0.01),中央路程也显著增加(P<0.05),与腺苷A1受体拮抗剂组相比总路程明显减少(P<0.05),周边路程也明显减少(P<0.01),与NS组相比无显著性差异(P>0.05);NS组大鼠与72hREMSD前相比,72hREMSD后总路程、中央路程和周边路程均显著增加(P<0.01),提示腺苷A1,A2a受体可能均参与了睡眠剥夺的抗抑郁机制,其中腺苷A2a受体起主导作用。 2.蔗糖水消耗实验:经过21dCMUS后,应激造模组大鼠蔗糖水消耗量及蔗糖水消耗百分比与正常对照组相比显著减少(P<0.01),提示慢性应激后大鼠对蔗糖水的兴趣缺乏,表现出抑郁样状态。 3.强迫游泳实验:经过21dCMUS后,应激造模组大鼠的不动时间与正常对照组相比显著延长(P<0.01),进一步说明了慢性应激后大鼠出现抑郁样状态。 4.1大鼠前额叶皮质区PKA和CaMKIV表达水平的变化: 21dCMUS后,各组间大鼠前额叶皮质区PKA和在Thr196上磷酸化的CaMKIV(pCaMKIV)表达差别有高度统计意义(P<0.01,ANOVA)。抑郁模型组大鼠前额叶皮质PKA和pCaMKIV表达水平较正常对照组明显降低(P<0.01);REMSD组大鼠前额叶皮质PKA和pCaMKIV表达水平与抑郁模型组相比明显升高(P<0.01),与水环境对照组相比亦明显升高(P<0.01);提示在前额叶皮质区PKA及pCaMKIV可能参与了睡眠剥夺的抗抑郁机制。腺苷A1受体拮抗剂组大鼠与抑郁模型组相比前额叶皮质区PKA和pCaMKIV表达水平均明显升高(P<0.01),与NS组相比表达水平无明显变化(P>0.05),其中PKA表达水平与腺苷A2a受体拮抗剂组相比明显升高差别有统计意义(P<0.05);腺苷A2a受体拮抗剂组前额叶皮质PKA和pCaMKIV表达水平与抑郁模型组相比均显著升高(P<0.01),与NS组相比无显著性差异(P>0.05);结合行为学实验结果提示腺苷A1和A2a受体可能通过调节细胞内PKA及pCaMKIV相关信号转导通路参与REMSD的抗抑郁效应,其中腺苷A2a受体在此过程中起主导作用。 4.2大鼠海马区PKA和CaMKIV表达水平的变化: 21dCMUS后,各组间大鼠海马区PKA和pCaMKIV表达差别有高度统计意义(P<0.01,ANOVA)。抑郁模型组大鼠海马区PKA和pCaMKIV表达水平与正常对照组相比明显降低(P<0.01);REMSD组大鼠海马区PKA和pCaMKIV表达水平与抑郁模型组相比显著升高(P<0.01),与水环境对照组相比亦显著升高(P<0.01);腺苷A1受体拮抗剂组大鼠与抑郁模型组相比海马区PKA和pCaMKIV表达水平均显著升高(P<0.01),且PKA表达水平与NS组相比显著升高(P<0.05);腺苷A2a受体拮抗剂组大鼠与抑郁模型组相比海马区PKA表达水平明显升高(P<0.01),与A1受体拮抗剂组相比明显降低(P<0.05),与NS组相比无明显变化,但腺苷A2a受体拮抗剂组大鼠海马区pCaMKIV表达水平与抑郁模型组相比无显著性差异(P>0.05);结合行为学的实验结果说明了在快眼动睡眠剥夺抗抑郁机制中腺苷及受体起着重要的作用,而PKA及pCaMKIV可能参与其中。 结论 1.经过21dCMUS大鼠表现出抑郁样状态,72hREMSD后大鼠的抑郁样状态快速得到改善;在72hREMSD过程中对抑郁型大鼠分别腹腔注射腺苷A1,A2a受体拮抗剂后使大鼠的抑郁样状态得到改善,提示腺苷A1,A2a受体可能参与了睡眠剥夺快速抗抑郁机制的调节; 2.21dCMUS后大鼠表现出抑郁样行为,且海马和前额叶皮质区PKA及pCaMKIV表达水平降低,提示PKA和CaMKIV的降低可能是慢性应激可引起大鼠抑郁样行为的机制之一; 3.72hREMSD使抑郁模型大鼠海马和前额叶皮质区PKA及pCaMKIV表达水平升高,而水环境对照组在72hREMSD后海马和前额叶皮质PKA、pCaMKIV表达水平未升高,说明PKA、pCaMKIV可能参与了REMSD快速抗抑郁机制; 4.腺苷A1受体被拮抗时使抑郁模型大鼠海马和前额叶皮质区PKA、pCaMKIV表达水平升高;腺苷A2a受体被拮抗时可使抑郁模型大鼠海马和前额叶皮质区PKA表达水平的升高,前额叶皮质区pCaMKIV表达水平升高,但海马区pCaMKIV表达水平未升高;提示腺苷A1和A2a受体可能通过调节细胞内PKA及pCaMKIV相关信号转导通路参与REMSD的抗抑郁效应,但在不同脑区所发挥的作用不同。