伏隔核在抑郁症及其模型中的研究

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背景:抑郁症是一种严重的精神障碍,患者对自身及其周围大多数人的生活造成了巨大的影响,但其潜在的发病机制仍不清楚。近几年来,大量的研究试图阐释大脑中特定的神经递质与MDD特定症状之间的关系,并且随着研究的继续,已经转变为对不同的神经递质调节不同的大脑功能的研究。NAc被认为是大脑的奖励中心,并且在动机,运动功能,学习和诸如奖励,惩罚和恐惧之类的感觉的编码中起着重要作用。大量临床及动物研究表明NAc与MDD联系。但是,很少有研究者对NAc的神经递质进行过系统的研究。因此,对神经递质的研究显得更为重要。方法:建立慢性不可预测的轻度应激(Chronic Unpredictable Mild Stress,CUMS)大鼠模型,通过一系列行为学观察大鼠行为的改变。中采用基于液相色谱-串联质谱(LC-MS/MS)的方法对CUMS大鼠伏隔核(the Nucleus accumbens,NAc)中的神经递质和代谢产物进行靶向绝对定量。随后通过Western Blot的方法对差异神经递质的关键酶、受体及转运体进行蛋白表达层面的验证,包括单胺氧化酶A(MAOA),多巴脱羧酶(DDC),色氨酸羟化酶2(TPH-2),谷氨酸受体1/2(Glu R1/2),α2-GABAAR和NMDAR2A/2B。结果:暴露于CUMS的大鼠,可根据糖水偏好分为压力易感和抗力组。在GABA能途径中,在压力易感和抵抗的大鼠中NAc中的Glu均增加,而Gln仅在压力抵抗的大鼠中增加。在色氨酸能途径中,压力易感组大鼠NAc的5-HT升高,并且5-HTrp也显着增加。在儿茶酚胺能途径中,L-Phe与Tyra也有着显著的改变。在NAc蛋白表达层面的验证结果中,MAOA水平在易感组显著下调,抵抗组上调;Glu受体家族表达水平在易感组显著下调,在抵抗组上调;其余分子未见统计学差异。结论:本研究通过靶向代谢的方法检测了NAc内神经递质的改变,去探讨抑郁症的发生发展,我们发现色氨酸能和GABA能神经递质紊乱可能是参与调节压力易感或抵抗现象的一个重要原因,它们也可能成为NAc治疗抑郁症的新靶标。我们的研究首先提供了有关CUMS大鼠NAc中关键神经递质改变的定量数据的方法,它为了解不同神经递质在压力易感和抵抗中的作用提供了见解。背景:尽管目前抑郁症的发病机制存在众多经典的假说,但是仍有约30%的患者抗抑郁药的治疗效果反应不佳,这表明抑郁症可能还有其他生物学机制。所有精神疾病包括抑郁症都有潜在的生物学或遗传决定因素,环境影响的病因学作用。基因和环境的影响同等重要,并且它们相互作用。因此,为了进一步探讨抑郁模型动物伏隔核的基因表达是否改变,并与神经递质的紊乱是否有关联,本研究第二部分将以生物信息学的方法探讨抑郁动物模型NAc内基因改变与抑郁症的关系。方法:我们从GEO数据库检索CUMS小鼠NAc的基因芯片数据GSE102556(数据来自平台GPL13112),使用GEO2R在线分析平台对基因芯片数据标准化处理,以|log2FC|>1、P值<0.05作为筛选差异表达基因(Different Expressed Genes,DEGs)的标准,随后利用DAVID在线分析工具分析差异基因的GO功能和KEGG通路富集分析,使用String在线分析平台构建差异表达基因的蛋白-蛋白交互作用网络,并利用Cytoscaps3.7.1软件对蛋白交互作用网络进行进一步的核心基因筛选。结果:我们从CUMS小鼠NAc的基因芯片中筛选出518个DEGs因,包括上调448个,下调70个。GO功能生物过程分析显示DEGs在蛋白质激酶活性、JAK-STAT级联反应和细胞因子介导的信号通路等发挥作用;KEGG富集分析显示DEGs在细胞因子与细胞因子受体的相互作用和造血细胞谱系通路中起作用。构建PPI网络,共得到135个基因。通过Cytoscape3.7.1的MCODE应用程序进行模块分析显示,由Kng2、Ppbp、Gpr18、Proz和Rgn构成的疾病模块集中于Gα(i)信号通路相关。通过Cyto Hubba对PPI核心基因进行筛选,提示伏隔核内Kng2、TBX21、Ppbp和Dnase1等基因可能参与调节抑郁症的发生和发展。结论:我们发现,CUMS小鼠NAc的差异基因主要集中在细胞因子-细胞因子受体和环磷酸腺苷/蛋白激酶A通路,主要分子功能集中在信号传导。我们筛选出了核心基因,并对其进行进一步分析,发现这些核心基因集中在Gα(i)信号通路中,这与神经递质5-HT与谷氨酸的信号传导密切相关。我们对核心基因进行了具体的分析,发现Kng2的表达与焦虑有关,Tbx21通过调节T细胞的分化进而参与抑郁症的发生和发展。第二部分研究仅仅基于CUMS动物模型的NAc脑区进行的差异基因初步探究,然而具体的机制仍需深入探索。
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