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海马(Hippocampus)是高等哺乳动物大脑的重要组成部分,其功能涉及学习与记忆、情绪与认知等过程。海马氧化应激同癫痫,抑郁和躁狂症的发生都有密切关系。有研究表明,海马组织氧化应激增多造成的线粒体功能障碍及神经元损伤是抑郁的病因之一。减少神经元氧化损伤和线粒体功能障碍可能成为治疗抑郁症的新策略。锌α2糖蛋白(ZAG)是一种在体内多种组织中均有发现的脂肪因子。研究表明大脑中的瘦素、脂联素可调节神经元增殖、存活和突触可塑性,并且能够调节细胞代谢和抑制炎症反应;瘦素、脂联素在神经退行性疾病中可作为诊断标志。ZAG能够促进脂质代谢和葡萄糖稳态,并调节胰岛素敏感性和炎症反应。ZAG同海马氧化应激的关系以及是否对神经元存在保护作用尚且未知。在体短期急性禁食和细胞的营养物质剥夺能够改变其代谢状态和氧化应激水平。我们通过在体急性禁食处理研究ZAG对小鼠焦虑抑郁样行为的影响,并通过体外血清/葡萄糖剥夺模型探索ZAG在海马神经元氧化应激中的作用。1 ZAG在脑组织中的分布及禁食对ZAG敲除小鼠的影响本实验对ZAG在小鼠脑组织中的分布和在皮层、海马、下丘脑中的表达进行研究。同时探讨禁食24h对ZAG敲除小鼠的影响。实验使用6-8周龄雄性小鼠,并根据小鼠基因型分为ZAG敲除(KO,n=12)组和野生型(WT,n=12)组。首先我们通过免疫组化和Western Blotting对ZAG在野生型小鼠脑中分布和表达进行检测,发现ZAG在皮层、海马、下丘脑中均存在分布且下丘脑和海马中表达量显著高于皮层。正常饲喂24h,ZAG敲除小鼠体重变化对照组无显著差异。禁食24h,ZAG敲除小鼠的体重变化显著增加(P<0.05)。血清生化结果表明:正常饲喂时,ZAG敲除小鼠血清胆固醇浓度极显著低于对照组(P<0.01)、甘油三脂浓度显著高于对照组(P<0.05);禁食24h,ZAG敲除小鼠血清胆固醇、甘油三酯和游离脂肪酸浓度极显著下降(P<0.01),葡萄糖浓度显著高于对照组(P<0.05)。禁食显著增加血清ZAG蛋白水平(P<0.05),极显著增加海马ZAG蛋白水平(P<0.01)。以上结果表明,ZAG分布在皮层、海马、下丘脑中。禁食显著增加血清和海马ZAG蛋白水平。2 禁食对ZAG敲除鼠焦虑抑郁样行为及海马氧化应激的影响本实验使用6-8周龄雄性ZAG敲除和野生型小鼠,根据基因型分为KO组和WT组。小鼠自六周龄起依次进行悬尾实验、强迫游泳实验及旷场实验、高架十字迷宫实验,实验前禁食24h,在一次行为实验结束后恢复三天。所有行为实验结束恢复一周,禁食后进行采样。结果显示:禁食24h,同WT组相比,KO组在悬尾实验和强迫游泳实验中不动时间增多,表明KO组抑郁样行为增多(P<0.05);同WT组相比,KO组在高架十字迷宫实验中进入开放臂次数减少(P<0.05),表明焦虑样行为增多。同WT组相比,KO组海马组织ROS增多(P<0.01),Nrf2和HO-1蛋白水平显著下降(P<0.05),表明海马组织氧化应激增加。以上结果表明,禁食24h处理,KO组小鼠的焦虑抑郁样行为增多;同时海马ROS增多,氧化应激增强。3过表达ZAG对血清或葡萄糖剥夺8h HT-22细胞的影响本实验使用海马神经细胞(HT-22)以血清或葡萄糖剥夺8h处理为模型,通过过表达研究ZAG在海马神经元氧化应激中的作用。结果显示:血清剥夺试验中,ZAG过表达增加细胞活性(P<0.05)、减少神经元死亡(P<0.05);减少细胞ROS(P<0.05)和缓解线粒体膜电位下降(P<0.05),增加细胞内ATP浓度(P<0.05);显著增加细胞线粒体编码基因COX1、ATP6、ATP8(P<0.05),极显著增加COX3、ND1、ND3、ND4、ND5(P<0.01)表达水平和抗氧化调控基因(Nrf2、CAT、HO-1、NQO1)表达水平(P<0.05);激活β3-AR/PKA/CREB通路。葡萄糖剥夺试验中,过表达ZAG缓解细胞内ROS积聚(P<0.01)和线粒体膜电位下降(P<0.05);显著增加细胞线粒体编码基因ATP6、ND5、ND6基因表达水平(P<0.05),显著增加氧化还原酶-1(NQO-1)基因表达水平P<0.05)和抗氧化调控蛋白Nrf2、KEAP1、NQO1水平P<0.05)。以上结果表明,ZAG在海马神经元中过表达减少神经元氧化应激和线粒体损伤,增加血清剥夺时神经元活性及减少神经元死亡。