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目的:
本研究以创伤后应激障碍(Post-TraumaticStressDisorder,PTSD)模型大鼠为载体,运用醒脑调肾电针法,以杏仁核、海马突触可塑性及BDNF-TrkB信号通路为治疗靶点,结合行为学、电镜、电生理、分子生物学检测等手段进行研究、分析,力图揭示电针消退PTSD模型大鼠恐惧记忆的分子生物学机制,为今后关于PTSD的深入研究提供研究基础,为针灸治疗PTSD的临床运用提供客观依据。
方法:
体重180-220g的SpragueDawley(SD)雄性大鼠100只,SPF级,随机分为五组,分别为空白对照组(Control)、连续单一应激造模组(Single-ProlongedStress,SPS)、SPS加足底电刺激造模组(SPSandfootshock,SPS&S)、SPS+电针治疗组(SPSandElectriacpunture,SPS+EA)、SPS+EA组,每组20只,电针治疗组接受电针治疗,一周治疗五天(周一至周五),每次20min,连续治疗3周。治疗结束后,(1)以自发活动、高架十字迷宫、Morris水迷宫、条件化恐惧反应检测等为评价方法进行PTSD相关行为学分析,评价电针治疗PTSD模型大鼠的临床疗效;(2)电镜下观察大鼠杏仁核、海马突触区域形态变化,电生理检测各组大鼠杏仁核、海马长时程增强(Long-TermPotentiation,LTP),运用ELISA实验检测杏仁核、海马组织中BDNF蛋白表达,运用免疫组化、WesternBlot、RT-PCR等方法检测突触关键蛋白-突触后致密物95(PostSynapticDensity95,PSD95)、突触素(Synaptophysin,SYN)、生长蛋白43(Growth-Associatedprotein43,GAP43)的蛋白水平及mRNA表达,基于以上手段以评价电针治疗对学习记忆的基础-突触可塑性的调控和修复效应;(3)运用免疫组化、WesternBlot、RT-PCR等方法检测PTSD模型大鼠杏仁核、海马BDNF-TrkB信号通路中的关键蛋白-脑源性神经营养因子(BrainDerivedNeurotrophicFactor,BDNF)、受体酪氨酸激酶B(TyrosinekinaseB,TrkB)及其下游MEK/ERK和PI3K/AKT信号通路中的关键物质AKT、ERK、CREB等的蛋白表达及mRNA水平;运用CO-IP实验验证电针干预对BDNF与TrkB结合的影响;运用CHIP实验验证电针干预对CREB与突触关键蛋白及BDNF启动子区结合能力的影响,基于以上方法评价电针干预对杏仁核、海马BDNF-TrkB信号通路的转录调控。
结果:
1.电针改善PTSD模型大鼠行为学表现的评价
(1)Morris水迷宫:SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠定位航行实验中到达平台的潜伏期和探测距离均显著性低于对应模型组(p<0.01,p<0.01),在空间探索实验中在目标象限停留次数显著高于对应模型组(p<0.01,p<0.01),到达平台的探测距离百分比显著低于对应模型组(p<0.01,p<0.01));
(2)条件化恐惧反应检测:在各阶段消退训练中及重建检测阶段,SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠接受条件恐惧刺激后的僵直时间百分比显著低于对应模型组(p<0.01,p<0.01);
(3)自发活动检测:SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠水平活动距离明显长于相应对照组(p<0.01,p<0.01);
(4)高架十字迷宫检测:SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠在开放臂滞留时间和进入开放臂的次数的百分比显著性高于对应模型组组(p<0.01,p<0.01)。
2.电针修复杏仁核、海马脑区突触可塑性结果评价
(1)突触形态:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组能够显著上调杏仁核、海马突触后致密物(PSD)厚度(杏仁核:p<0.05,p<0.05;海马:p<0.05,p<0.01),改善突触界面曲率(杏仁核:p<0.05,p<0.05;海马:p<0.01,p<0.01),SPS&S+EA组同时能显著下调海马突触间隙宽度(p<0.01);
(2)LTP:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠在海马脑区的各时间点场兴奋性突触后电位(fieldExcitatorypostsynapticpotential,fEPSP)幅度均显著提高,LTP明显被激活;
(3)突触标志蛋白及BDNF表达:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组杏仁核、海马脑区BDNF蛋白水平明显上调(p<0.01,p<0.01),SYN(p<0.01,p<0.01)、GAP43(p<0.01,p<0.01)、PSD95(p<0.01,p<0.01)蛋白表达及mRNA水平明显上调。
3.电针调控杏仁核、海马脑区BDNF-TrkB信号通路结果评价
(1)免疫组化、Western-Blot结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组杏仁核、海马BDNF、TrkB、ERK、AKT和CREB蛋白及磷酸化表达水平明显高于对应模型组(p<0.01,p<0.01);
(2)RT-PCR检测结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠杏仁核、海马BDNF、TrkB的mRNA水平明显高于对应模型组(p<0.01,p<0.01);
(3)CO-IP实验结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组能够显著上调BDNF与TrkB的结合能力;
(4)CHIP实验结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组能够明显上调CREB与PSD95(p<0.05,p<0.01)和BDNF(p<0.01,p<0.01)启动子区的结合能力。
结论:
1.电针明显改善PTSD模型大鼠恐惧、抑郁、焦虑、学习记忆障碍等类似PTSD行为表现,该疗法安全、有效;
2.电针消退PTSD模型大鼠恐惧记忆可能是通过改善PTSD模型大鼠杏仁核、海马脑区突触形态,激活海马LTP,上调突触区域关键蛋白的表达以修复受损的突触可塑性起作用;
3.电针通过上调PTSD模型大鼠杏仁核、海马脑区BDNF、TrkB及其下游通路的关键物质的表达,促进BDNF与TrkB结合,CREB与BDNF结合以激活BDNF-TrkB信号通路,可能是治疗PTSD的分子生物学机制。
本研究以创伤后应激障碍(Post-TraumaticStressDisorder,PTSD)模型大鼠为载体,运用醒脑调肾电针法,以杏仁核、海马突触可塑性及BDNF-TrkB信号通路为治疗靶点,结合行为学、电镜、电生理、分子生物学检测等手段进行研究、分析,力图揭示电针消退PTSD模型大鼠恐惧记忆的分子生物学机制,为今后关于PTSD的深入研究提供研究基础,为针灸治疗PTSD的临床运用提供客观依据。
方法:
体重180-220g的SpragueDawley(SD)雄性大鼠100只,SPF级,随机分为五组,分别为空白对照组(Control)、连续单一应激造模组(Single-ProlongedStress,SPS)、SPS加足底电刺激造模组(SPSandfootshock,SPS&S)、SPS+电针治疗组(SPSandElectriacpunture,SPS+EA)、SPS+EA组,每组20只,电针治疗组接受电针治疗,一周治疗五天(周一至周五),每次20min,连续治疗3周。治疗结束后,(1)以自发活动、高架十字迷宫、Morris水迷宫、条件化恐惧反应检测等为评价方法进行PTSD相关行为学分析,评价电针治疗PTSD模型大鼠的临床疗效;(2)电镜下观察大鼠杏仁核、海马突触区域形态变化,电生理检测各组大鼠杏仁核、海马长时程增强(Long-TermPotentiation,LTP),运用ELISA实验检测杏仁核、海马组织中BDNF蛋白表达,运用免疫组化、WesternBlot、RT-PCR等方法检测突触关键蛋白-突触后致密物95(PostSynapticDensity95,PSD95)、突触素(Synaptophysin,SYN)、生长蛋白43(Growth-Associatedprotein43,GAP43)的蛋白水平及mRNA表达,基于以上手段以评价电针治疗对学习记忆的基础-突触可塑性的调控和修复效应;(3)运用免疫组化、WesternBlot、RT-PCR等方法检测PTSD模型大鼠杏仁核、海马BDNF-TrkB信号通路中的关键蛋白-脑源性神经营养因子(BrainDerivedNeurotrophicFactor,BDNF)、受体酪氨酸激酶B(TyrosinekinaseB,TrkB)及其下游MEK/ERK和PI3K/AKT信号通路中的关键物质AKT、ERK、CREB等的蛋白表达及mRNA水平;运用CO-IP实验验证电针干预对BDNF与TrkB结合的影响;运用CHIP实验验证电针干预对CREB与突触关键蛋白及BDNF启动子区结合能力的影响,基于以上方法评价电针干预对杏仁核、海马BDNF-TrkB信号通路的转录调控。
结果:
1.电针改善PTSD模型大鼠行为学表现的评价
(1)Morris水迷宫:SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠定位航行实验中到达平台的潜伏期和探测距离均显著性低于对应模型组(p<0.01,p<0.01),在空间探索实验中在目标象限停留次数显著高于对应模型组(p<0.01,p<0.01),到达平台的探测距离百分比显著低于对应模型组(p<0.01,p<0.01));
(2)条件化恐惧反应检测:在各阶段消退训练中及重建检测阶段,SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠接受条件恐惧刺激后的僵直时间百分比显著低于对应模型组(p<0.01,p<0.01);
(3)自发活动检测:SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠水平活动距离明显长于相应对照组(p<0.01,p<0.01);
(4)高架十字迷宫检测:SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠在开放臂滞留时间和进入开放臂的次数的百分比显著性高于对应模型组组(p<0.01,p<0.01)。
2.电针修复杏仁核、海马脑区突触可塑性结果评价
(1)突触形态:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组能够显著上调杏仁核、海马突触后致密物(PSD)厚度(杏仁核:p<0.05,p<0.05;海马:p<0.05,p<0.01),改善突触界面曲率(杏仁核:p<0.05,p<0.05;海马:p<0.01,p<0.01),SPS&S+EA组同时能显著下调海马突触间隙宽度(p<0.01);
(2)LTP:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠在海马脑区的各时间点场兴奋性突触后电位(fieldExcitatorypostsynapticpotential,fEPSP)幅度均显著提高,LTP明显被激活;
(3)突触标志蛋白及BDNF表达:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组杏仁核、海马脑区BDNF蛋白水平明显上调(p<0.01,p<0.01),SYN(p<0.01,p<0.01)、GAP43(p<0.01,p<0.01)、PSD95(p<0.01,p<0.01)蛋白表达及mRNA水平明显上调。
3.电针调控杏仁核、海马脑区BDNF-TrkB信号通路结果评价
(1)免疫组化、Western-Blot结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组杏仁核、海马BDNF、TrkB、ERK、AKT和CREB蛋白及磷酸化表达水平明显高于对应模型组(p<0.01,p<0.01);
(2)RT-PCR检测结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组大鼠杏仁核、海马BDNF、TrkB的mRNA水平明显高于对应模型组(p<0.01,p<0.01);
(3)CO-IP实验结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组能够显著上调BDNF与TrkB的结合能力;
(4)CHIP实验结果:与对照组比较,SPS+EA组和SPS&S+EA组能够明显上调CREB与PSD95(p<0.05,p<0.01)和BDNF(p<0.01,p<0.01)启动子区的结合能力。
结论:
1.电针明显改善PTSD模型大鼠恐惧、抑郁、焦虑、学习记忆障碍等类似PTSD行为表现,该疗法安全、有效;
2.电针消退PTSD模型大鼠恐惧记忆可能是通过改善PTSD模型大鼠杏仁核、海马脑区突触形态,激活海马LTP,上调突触区域关键蛋白的表达以修复受损的突触可塑性起作用;
3.电针通过上调PTSD模型大鼠杏仁核、海马脑区BDNF、TrkB及其下游通路的关键物质的表达,促进BDNF与TrkB结合,CREB与BDNF结合以激活BDNF-TrkB信号通路,可能是治疗PTSD的分子生物学机制。