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抑郁症是最常见的精神障碍疾病,其高死亡率、高致残率,已成为21世纪最重要的引起人类残疾的疾病。有关抑郁症的发病机理,目前尚无定论,近年来国内外学者高度关注神经重塑障碍假说,临床和动物实验研究发现,抑郁症的发生发展伴随着海马神经重塑功能障碍,而抗抑郁剂的起效与其逆转神经再生有关。但海马神经再生作为抑郁症及抗抑郁剂的终靶点,其中涉及的信号传导通路尚不明了。Notch信号通路在成年期动物海马区持续表达,且发挥促进神经重塑的作用。癫痫、脑缺血、Alzheimer’s病等疾病状态下Notch信号系统通过调节自身的功能状态,调节神经干细胞的增殖、神经细胞轴突和树突的生长,对成年期中枢神经系统的再生有重要作用。
抑郁症的神经重塑障碍假说和Notch1信号通路的特性,促使我们深入思考:Notch1信号系统是否参与慢性应激模型大鼠海马神经再生障碍?Notch1信号系统是否参与氟西汀介导的正常大鼠海马神经再生上调?Notch1信号系统在抑郁模型大鼠氟西汀治疗前后海马神经再生中的作用?这正是本课题关注的焦点。立足于抑郁症深入探讨Notch1信号系统及其神经重塑相互作用的研究国内外尚未见报道。
第一部分:Notch1信号系统与抑郁模型大鼠海马神经重塑障碍
目的:了解大鼠抑郁模型中海马神经重塑障碍与Notch1信号系统功能改变的关系。
方法:应用慢性不可预知温和应激和孤养法建立抑郁模型,分为对照组、CUMS14d组、CUMS28d组,采用免疫组化、免疫荧光、realtimePCR和Westernblot,测定大鼠海马神经干细胞的增殖、存活和分化以及Notch1信号通路各个因子(Notch1、Hes1、Hes5、Jag1)的基因及蛋白表达水平的改变。
结果:(1)应激前各组体重、糖水偏好、旷野试验、强迫游泳评分均无显著差异(P>0.05)。应激14天后,与对照组相比,CUMS组大鼠体重增长幅度明显降低(P<0.05),糖水偏好显著降低(P<0.001),旷野试验中水平得分与垂直得分均显著降低(P<0.01),强迫游泳中漂浮不动时间显著增加(P<0.001)。应激28天后,与对照组相比,CUMS组大鼠体重、糖水偏好、旷野实验水平和垂直得分均显著降低(P<0.05或P<0.001),强迫游泳中漂浮不动时间显著增加(P<0.001),差异均有统计学意义。(2)海马神经干细胞增殖和存活:与对照组比较,14dCUMS组和28dCUMS组海马齿状回BrdU阳性细胞数均减少,差异有统计学意义(P<0.001)。神经干细胞分化:与对照组比较,CUMS组NeuN/BrdU、GFAP/BrdU比例无明显差异(P>0.05)。(3)与对照组比较,CUMS背景组随应激时间的延长海马NICDmRNA、HeslmRNA、Hes5mRNA和Jag1mRNA基因表达水平明显降低(P<0.01或P<0.001),差异有统计学意义。与对照组比较,CUMS组海马NICD、Hes1、Hes5和Jag1蛋白水平均明显降低(P<0.01或P<0.001),差异有统计学意义。
结论:应用慢性不可预知温和应激和孤养法建立模型成功模拟抑郁状态;抑郁大鼠海马齿状回神经干细胞增殖和存活受到抑制,分化无改变;同时,大鼠海马Notch1功能下调。提示Notch1信号系统可能参与慢性应激模型大鼠海马神经再生障碍。
第二部分:Noteh1信号系统与氟西汀介导的正常大鼠海马神经再生的上调
目的:了解慢性氟西汀干预正常大鼠所导致的海马神经再生上调与Notch1信号系统功能改变的关系。
方法:应用大鼠腹腔注射氟西汀建立在体模型,分为对照组、14天干预组、28天干预组,采用免疫组化、realtimePCR和Westernblot,测定大鼠海马神经干细胞的增殖、存活和分化以及Notch1信号通路各因子(Notch1、Hes1、Hes5、Jag1)的基因及蛋白表达水平的改变。
结果:(1)神经干细胞增殖和存活:与对照组比较,14d和28d氟西汀干预组海马齿状回BrdU阳性细胞数均增加(P<0.001),差异有统计学意义。神经干细胞分化:与对照组比较,氟西汀干预组NeuN/BrdU、GFAP/BrdU比例无明显差异(P>0.05)。(2)与对照组比较,Flu组随氟西汀干预时间的延长NICDmRNA、Hes1mRNA、Hes5mRNA和Jag1mRNA基因表达明显增加(P<0.01或P<0.001),差异有统计学意义。与对照组比较,Flu组NICD、Hes1和Jag1蛋白水平明显升高(P<0.01,P<0.05或P<0.001),差异有统计学意义,但Hes5蛋白水平无改变(P>0.05)。
结论:氟西汀促进大鼠海马齿状回神经干细胞的增殖和存活,但对分化无影响;同时,海马Notch信号功能激活,提示Notch1信号系统可能参与氟西汀介导的大鼠海马神经再生上调。
第三部分:Noteh1信号系统在氟西汀逆转抑郁模型大鼠海马神经重塑中的作用
目的:利用抑郁大鼠模型探讨Notch1信号系统在海马神经再生障碍中的作用。
方法:应用慢性不可预知温和应激建立抑郁模型,分为对照组、对照+Flu组、CUMS组,CUMS+Flu组,采用免疫组化、realtimePCR和Westernblot,测定大鼠海马神经干细胞的增殖、存活以及Notch1信号通路各个因子(NICD、Hes1、Hes5、Jag1)的基因及蛋白表达水平的改变。
结果:(1)干预前各组体重、糖水偏好、旷野试验、强迫游泳评分均无显著差异(P>0.05)。干预后,与对照组相比,CUMS组糖水偏好、水平得分和垂直得分明显降低,大鼠漂浮不动时间显著增加(P<0.001),差异有统计学意义;与CUMS组比较,CUMS+Flu组糖水偏好、水平得分和垂直得分明显增加,大鼠漂浮不动时间显著降低(P<0.01或P<0.001),差异有统计学意义;各组间体重差异不显著(P>0.05)。(2)神经干细胞的增殖:与CUMS组比较,CUMS+Flu组海马齿状回BrdU阳性细胞数显著增加(P<0.001),差异有统计学意义;神经干细胞的存活:与CUMS组比较,CUMS+Flu组海马齿状回BrdU阳性细胞数显著增加(P<0.001),差异有统计学意义。(3)CUMS+Flu组NICD、Hes1、Hes5和Jag1的基因表达水平较CUMS组显著上升(P<0.001),差异有统计学意义。CUMS+Flu组的NICD、Hes5和Jag1蛋白水平较CUMS组显著上升(P<0.001),但Hes1的蛋白水平无明显上升(P>0.05)。
结论:(1)Notch1信号系统可能参与慢性应激模型大鼠海马神经再生障碍;(2)氟西汀通过上调Notch1信号系统改善海马神经再生,从而缓解大鼠抑郁症状。
第四部分:Notch1信号通路在氟西汀调控胎鼠神经干细胞增殖中的作用
目的:探讨Notch1信号系统在氟西汀促进神经干细胞(NSCs)增殖中的作用。
方法:不同浓度的氟西汀干预体外培养的神经干细胞,通过四甲基偶氮唑盐法(MTT)检测其对细胞活力的影响,获取最适作用浓度。分别予Notch1信号通路抑制剂DAPT和氟西汀干预神经干细胞后,采用MTT检测神经干细胞的增殖,RealtimePCR、Westernblot法检测Notch信号各因子的基因和蛋白表达。
结果:(1)氟西汀浓度超过40μmol/L浓度时,可降低NSCs活性,差异有统计学意义(P<0.01或P<0.05);(2)不同浓度的氟西汀干预细胞48h后,10μmol/L/、15μmol/L和20μmol/L组NSCs的活性高于0μmol/L组,差异有统计学意义(P<0.01);(3)与对照组相比,氟西汀组的细胞活性增高,DAPT组的活性降低,差异均有统计学意义(P<0.001)。与氟西汀干预组相比,氟西汀+DAPT组细胞活性降低,差异有统计学意义(P<0.001);(4)与对照组相比,DAPT组Hes1和Hes5蛋白表达水平显著降低(P<0.001,P<0.05);与对照组相比,氟西汀组NICD、Hes1和Hes5蛋白表达水平显著增高(P<0.001,P<0.05orP<0.01);与氟西汀干预组相比,氟西汀+DAPT组的NICD因子、Hes1因子和Hes5因子蛋白表达水平均显著降低(P<0.001),差异有统计学意义。
结论:(1)氟西汀促进神经干细胞的增殖;(2)氟西汀可以上调Notch1信号系统的表达;(3)氟西汀可能通过调控Notch1信号的传导促进NSCs的增殖