链脲佐菌素诱导糖尿病小鼠神经细胞的凋亡对抑郁症状的影响

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背景与目的:  重度抑郁症(Major depression disorder,MDD)或抑郁普遍存在于糖尿病患者中。与MDD患者相比较,合并糖尿病者其抑郁的症状表现更为严重,且对抗抑郁药的治疗效果更差。到目前为止,对这一机制的研究仍较少。我们假设抑郁合并糖尿病的病理生理学机制比MDD更为复杂,而神经细胞的凋亡在这一疾病的发生及严重程度上发挥了重要的作用。本实验探索糖尿病伴发抑郁的可能机制,旨在为临床上糖尿病合并抑郁的预防和治疗提供借鉴和帮助。通过分子水平干预糖尿病后抑郁的发生,提高糖尿病患者的生活质量。材料与方法  选取雄性昆明小鼠20只(8周龄,38.50±1.51g),其中实验组及对照组各10只,实验组经腹腔注射链脲佐菌素(streptozotocin,STZ)200mg/kg制备糖尿病小鼠模型,对照组注射同等剂量柠檬酸缓冲液。动态观察注射药物后8周内两组小鼠体重及血糖变化,随机抽取一天记录两组小鼠进食饲料量及饮水量。第8周时通过动物行为实验(旷场实验、强迫游泳实验及悬尾实验)评价小鼠抑郁水平。行为实验结束后处死动物,留取相关标本,通过Elisa检测血清BDNF水平、q-PCR检测海马及前皮层Fis1、Drp1、Mfn1、Mfn2、Opa1 mRNA水平、Western blot检测Drp1及Mfn2蛋白水平、IF进行大脑海马及前皮层TUNNEL及DAPI染色。应用Spearman’s rank test分析行为实验与海马及前皮层细胞凋亡的相关性。实验结果应用T-test统计学方法进行分析,P<0.05有统计学差异,P<0.01有显著统计学差异。  结果:  1.实验组小鼠注射STZ后血糖水平升高,达到糖尿病标准,对照组血糖维持在正常水平,两组比较差异有统计学意义(P<0.05);实验组体重于注射STZ第8天后开始下降,并维持一定水平,对照组体重随周龄递增,两组比较差异有统计学意义(P<0.05);随机取注药后一天,测得实验组小鼠饲料进食量级饮水量较对照组明显增加,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。  2.动物行为实验:在旷场实验中,两组小鼠在5分钟内运动总距离比较差异无统计学意义(P>0.05);实验组通过中央区域的距离较对照组明显减少,通过中央区域距离/周围区域距离及停留在中央区域时间/周围区域时间较对照组明显减少,两组对比有显著统计学差异(P<0.01);实验组站立次数较对照组减少,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。在强迫游泳实验及悬尾试验中,实验组不动时间较对照组均明显增加,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。  3.应用IF进行大脑海马及前皮层TUNNEL及DAPI染色,实验组在以上两个区域内神经细胞凋亡率较对照组明显增多,两组对比有显著统计学差异(P<0.01)。  4.应用Elisa检测两组血清BDNF水平,实验组血清BDNF水平较对照组降低,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。  5.应用q-PCR检测海马及前皮层Fis1、Drp1、Mfn1、Mfn2、Opa1 mRNA水平,实验组Fis1、Drp1 mRNA水平较对照组升高,Mfn1、Mfn2、Opa1 mRNA水平较对照组降低,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。  6.应用Western blot检测海马及前皮层Drp1及Mfn2蛋白水平,实验组以上两个区域Drp1蛋白水平较对照组均明显升高,Mfn2蛋白水平较对照组降低,两组比较差异有统计学意义(P<0.05)。  7. Spearman’s rank test分析,除海马Bcl-2、前皮层Caspase-3及Bcl-2蛋白水平与旷场实验组动物站立次数无相关性外,海马及前皮层TUNNEL细胞凋亡率、Caspase-3及Bcl-2蛋白水平分别与行为实验中各相关指标均有相关性(P<0.05)。  结论:  神经细胞凋亡与糖尿病小鼠的抑郁症状相关联,介导线粒体动力学改变的基因及蛋白水平的裂解显性表达在高血糖诱导的细胞凋亡过程中发挥重要作用。本项研究为疾病的发生机制提供新的见解,且通过调节线粒体动力从而到达保护神经细胞的效果,为治疗糖尿病合并抑郁症新型药物的开发提供新的方向。
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