抑郁症(Depression)又称抑郁障碍,是一种可严重影响人类身心健康的复杂精神疾病。随着社会的快速发展、竞争不断加剧,近年来抑郁症的发病率呈逐渐上升的趋势,因此,抑郁症相关研究越来越受到人们的重视。人群中,大概有4-20%的人在人生某个时期会受到抑郁的影响,导致其产生情感、思维、人际交往、生理机能和行为等方面的障碍。抑郁症可由多种原因引起,以显著且持久的心境障碍为主要病症,其发病机制十分复杂,属于情感性的精神障碍综合征。抑郁症的病因病理机制一直是研究的热点。近年来的研究成果表明,抑郁症不仅仅是一种心理失调,其发病还与生理因素密切相关。早期的研究显示,抑郁症的发病与多种单胺类递质如5-羟色胺、去甲肾上腺素分泌量的不足有关;有研究者发现抑郁症与单胺类递质的受体表达及其介导的细胞内信号转导系统异常密切相关,受体亚型结构和功能的改变导致了抑郁症的发生;另有研究表明,抑郁症与机体免疫系统、神经内分泌系统的失调有关。近年来,许多学者认为氧化损伤可能是神经方面包括神经精神疾病的发病原因之一。然而,现有的研究报道之间,往往有一些互相矛盾的结果,说明目前对抑郁症发病机制的认识还不够系统、全面。由于对抑郁症具体的发病机制及相关生物过程缺乏足够了解,目前还没有公认的生物学临床诊断指标,抑郁症仅能依靠医生使用一些量表工具对病程进行诊断和识别。因此,进一步探讨抑郁症发病机制与分子机理势在必行。本研究的主要工作包含以下几个方面:首先,我们选择果蝇这种经典的模式生物,按照国际疾病分类第十版的标准,选取果蝇的性欲和食欲改变,作为抑郁的行为表型,选择5-羟色胺(5-HT)和丙二醛(MDA)的含量以及超氧化物歧化酶(SOD)活性作为抑郁生化指标,分别从药物诱导(左旋多巴/氣丙嗪)、环境压力(高温35℃/低温15℃)和社会因素(求偶失败)三个途径诱导果蝇的抑郁表型,找到能够稳定、成功诱导果蝇抑郁的方法,建立了果蝇抑郁症动物模型。通过比较不同途径的抑郁诱导效果发现,与环境压力和社会因素压力相比,药物诱导果蝇抑郁的效果更为稳定和明显。左旋多巴和氣丙嗪均能导致果蝇食欲、性欲减退,体内单胺类递质减少,氧化和抗氧化系统失衡,这些都与人类抑郁症行为和生理病症相似。果蝇的抑郁严重程度与药物的诱导浓度和诱导时间密切相关,高浓度、长时间药物处理甚至对果蝇有遗传毒理效应,导致子一代抑郁的风险增高。在成功建立抑郁果蝇模型的基础上,我们对诱导成功的抑郁果蝇以及对照组果蝇进行转录组测序(RNA-seq),筛选出467个差异表达的基因(fold change of>2;q-value<5%)。与对照组相比,有抑郁表型的果蝇中155个基因发生了下调表达,312个呈现上调表达。对筛选出的差异基因作GO富集分析(Gene Ontology)和作用途径(Pathway)富集分析,发现这些差异基因主要涉及细胞组分构成、调节催化活性和信号转导、分子转运等生化过程。在467个差异表达基因中,选择了 19个表达明显异常、可能与抑郁相关的基因做定量RT-PCR(qRT-PCR)验证,验证结果与测序结果基本一致。然后,在验证结果中挑选与抑郁可能高度相关的基因CG9377做进一步实验。由于该基因在抑郁果蝇体内是显著上调的(fold-change of 2.7,q-value<0.05),为了研究该基因是否参与果蝇抑郁症的调节作用,我们通过UAS/Ga14系统,将CG9377的干扰品系与药物处理过的actGal4果蝇(用2000 mg/L氯丙嗪处理48 h)交配,检测其后代的行为、生化指标。结果发现在抑郁果蝇中敲降CG9377后,抑郁果蝇的取食量和交配次数恢复正常,其体内的5-HT含量也明显回升,说明敲降CG9377可以一定程度上挽救果蝇的抑郁症状,说明CG9377上调表达与抑郁症的发生密切相关。再者,我们观察到果蝇体内寄生的一种重要共生菌Wolbachia也能导致果蝇产生类似抑郁的症状。沃尔巴克氏体(Wolbachia)是广泛存在于节肢动物和丝状线虫中的一类胞内共生菌,其不仅分布于宿主的卵巢、精巢等生殖组织中,在神经系统(包括脑)中也有分布。已有研究发现,Wolbachia可以导致宿主产生一些感知能力的改变、行为学上的改变。通过比较wMel Wolbachia感染的果蝇(Dmel wMel)和未感染的果蝇(Dmel T)6 h内摄食量和交配次数以及5-HT、MDA和SOD生化指标结果,我们发现,与对照Dmel T果蝇相比,Wolbachia对果蝇的行为调控存在性别差异:Dmel wMel雄性果蝇的取食量和交配次数显著减少,而Dmel wMel雌果蝇取食量和交配次数无明显变化;Dmel wMel雄果蝇体内5-HT浓度显著降低、MDA浓度显著升高,且SOD活性显著降低(P<0.05),但Dmel wMel雌果蝇体内5-HT浓度显著降低、MDA浓度显著升高(P<0.05)而SOD活性无明显变化。说明:Wolbachia对雌果蝇的影响较小,对雌、雄果蝇行为的介导可能是通过不同途径来完成的;Woltochia感染可引起果蝇5-HT分泌减少,过氧化物积累、造成氧化损伤,导致内环境的改变而产生类似抑郁表型。同时,qRT-PCR实验结果表明,Wolbachia感染也可导致CG9377表达上调。通过把CG9377干扰品系与感染Wolbachia的actGal4果蝇交配,得到敲降CG9377的Wolbachia感染果蝇,发现CG9377敲降,对由Wolbachia感染导致的类似抑郁症状起到一定的挽救作用:敲降CG9377的表达后,雌、雄果蝇体内5-HT、MDA水平和SOD活性均恢复到正常水平,雄果蝇在敲降CG9377的表达之后,取食量和交配次数恢复到正常水平,但敲降前后,Wolbachia感染的雌果蝇取食量和交配次数均无明显变化。果蝇作为一种经典的模式生物,具有生命周期短、容易在实验室饲养、遗传操作技术比较成熟等优点,已经在生命科学各领域得到广泛应用。同时,果蝇的脑结构、功能复杂程度适中,已成为神经生物学研究的重要材料。有研究证据表明,果蝇的感觉系统、信号的传递、细胞分子机制和人类非常类似,因此本研究以果蝇为实验材料,模拟人类常见的药物、环境、社会压力三类致抑郁风险因素,成功诱导果蝇产生类似人类的抑郁表型,本研究可为人类抑郁症相关分子机理研究提供新的研究思路和信息。