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目的:脂肪含量和肥胖相关(Fat mass-and obesity-associated,FTO)蛋白是一种与肥胖关系密切的重要蛋白。传统研究主要关注其基因多态性与肥胖及体重指数(body mass index,BMI)之间的关系。近年来发现FTO是擦除N6-甲基腺嘌呤(N6-methyladenosine,m~6A)型RNA甲基化修饰的关键酶,在表观遗传调控中发挥着重要作用。最新研究发现m~6A型RNA甲基化修饰可能参与应激调控。由于FTO同时扮演了调节体重和擦除m~6A型修饰的双重角色,我们推测其可能在伴有体重增加不良反应的三环类抗抑郁药(tricyclic antidepressants,TCAs)药理效应中发挥作用。本部分内容旨在研究FTO在三环类药物丙米嗪抗抑郁效应中的作用。方法:采用实时荧光定量PCR(real-time quantitative PCR,QPCR)检测丙米嗪等三环类抗抑郁药对N2a细胞FTO m RNA表达的影响。正常小鼠给予TCAs类药物丙米嗪、阿米替林干预后,Western blot检测中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)、海马(hippocampus,Hip)、内侧前额叶皮质(medial prefrontal cortex,m PFC)等脑区FTO表达的影响。构建慢性社会挫败应激(chronic social defeat stress,CSDS)小鼠抑郁模型,给予丙米嗪(20mg/kg/day,14 days,i.p.)治疗,观察上述处理对VTA脑区FTO表达的影响。通过腺相关病毒(adeno-associated virus-FTO,AAV-FTO)向小鼠VTA脑区过表达FTO后,检测其对模型组小鼠社会接触(social interaction,SI)和糖水偏好(sucrose preference,SP)的影响;通过腺相关病毒向正常小鼠VTA脑区过表达FTO,检测其对悬尾实验(tail suspension test,TST)、强迫游泳实验(forced swimming test,FST)、旷场实验(open field test,OFT)和高架十字迷宫实验(elevated plus maze test,EPM)等行为的影响;通过腺相关病毒向正常小鼠VTA脑区过表达FTO,观察其对小鼠体重、摄食的影响;通过慢病毒介导基因沉默(LV-FTO-RNAi),沉默VTA脑区FTO进行亚应激后观察其对阈下社会挫败应激的易感性,并观察其对丙米嗪抗抑郁效应的影响;给予FTO抑制剂大黄酸阻断FTO活性,观察其对丙米嗪抗抑郁效应的影响。结果:(1)三环类药物丙米嗪(10μM)和阿米替林(10μM)增加N2a细胞FTO m RNA水平(Vehicle:100.00%±2.63%,Imipramine:130.80%±8.48%,p<0.01 vs Vehicle;Vehicle:100.00%±9.79%,Amitriptyline:142.30%±11.18%,p<0.05 vs Vehicle);(2)丙米嗪(20mg/kg/day,14 days,i.p.)选择性提高对照组小鼠(Vehicle:100.00%±11.28%,Imipramine:176.30%±8.39%,p<0.05 vs Vehicle)和模型组小鼠(Vehicle:100.00%±9.54%,Imipramine:135.80%±7.30%,p<0.01 vs Vehicle)VTA脑区FTO蛋白的表达;(3)与对照病毒组相比,VTA脑区过表达FTO显著提高模型组小鼠的糖水偏好率(CSDS+AAV-GFP:48.09%±6.07%,CSDS+AAV-FTO:70.64%±6.23%,p<0.05 vs CSDS+AAV-GFP)和社会接触率(CSDS+AAV-GFP:0.50±0.07,CSDS+AAV-FTO:0.87±0.13,p<0.01 vs CSDS+AAV-GFP);(4)与对照病毒组相比,VTA脑区过表达FTO显著降低小鼠TST不动时间(AAV-GFP:132.00 s±14.91 s,AAV-FTO:70.55 s±23.61 s,p<0.05 vs AAV-GFP)和FST不动时间(AAV-GFP:66.31 s±11.90 s,AAV-FTO:17.50 s±10.58 s,p<0.01 vs AAV-GFP),并增加小鼠在开放臂的停留时间(AAV-GFP:26.18 s±5.69 s,AAV-FTO:102.10 s±18.40 s,p<0.01 vs AAV-GFP)和运动距离(AAV-GFP:0.97 m±0.27 m,AAV-FTO:8.93 m±2.43m,p<0.01 vs AAV-GFP);(5)与对照病毒组相比,VTA脑区过表达FTO显著增加正常小鼠体重(AAV-GFP:3.26 g±0.20 g,AAV-FTO:4.12 g±0.27 g,p<0.05 vs AAV-GFP)和摄食行为(2 h摄食:AAV-GFP:0.29 g±0.03 g,AAV-FTO:0.40 g±0.03 g,p<0.05 vs AAV-GFP;24 h摄食:AAV-GFP:3.26 g±0.20 g,AAV-FTO:4.12 g±0.27 g,p<0.05 vs AAV-GFP);(6)阈下社会挫败应激实验表明,与对照组相比,沉默VTA脑区FTO显著降低小鼠在社会接触区停留时间(LV-GFP:45.12 s±3.99 s,LV-FTO:30.56 s±2.40 s,p<0.01 vs LV-GFP)和糖水偏好率(LV-GFP:89.85%±2.27%,LV-FTO:62.46%±5.47%,p<0.01 vs LV-GFP);(7)丙米嗪显著增加CSDS小鼠社会接触时间(LV-GFP-CSDS+Vehicle:29.11 s±6.06 s,LV-GFP-CSDS+Imipramine:53.41 s±7.55 s,p<0.05 vs LV-GFP-CSDS+Vehicle)和糖水偏好率(LV-GFP-CSDS+Vehicle:44.85%±8.05%,LV-GFP-CSDS+Imipramine:77.77%±4.73%,p<0.01 vs LV-GFP-CSDS+Vehicle),沉默VTA脑区FTO阻断丙米嗪的抗抑郁效应;(8)VTA脑区给予FTO抑制剂大黄酸显著拮抗丙米嗪对正常小鼠FST不动时间(Vehicle:95.22 s±4.91 s,Rhein:92.58 s±4.67 s,Imipramine:74.39 s±2.68 s,Imipramine+Rhein:90.21 s±3.89 s,p<0.05 vs Imipramine)和TST不动时间(Vehicle:137.80 s±4.64 s,Rhein:135.80 s±2.76 s,Imipramine:99.52 s±4.89 s,Imipramine+Rhein:127.80 s±4.42 s,p<0.01 vs Imipramine)的作用,并拮抗丙米嗪对CSDS小鼠社会接触比例(CSDS+Vehicle:0.44±0.09,CSDS+Rhein:0.49±0.09,CSDS+Imipramine:1.07±0.20,CSDS+Imipramine+Rhein:0.37±0.12,p<0.05 vs CSDS+Vehicle,p<0.01 vs CSDS+Imipramine)和糖水偏好率(CSDS+Vehicle:50.42%±3.26%,CSDS+Rhein:50.50%±3.34%,CSDS+Imipramine:70.25%±3.37%,CSDS+Imipramine+Rhein:54.91%±3.50%,p<0.01 vs CSDS+Vehicle,p<0.01 vs CSDS+Imipramine)的影响。结论:VTA脑区FTO的表达与三环类抗抑郁药丙米嗪等的抗抑郁效应具有明显的关联性。丙米嗪可能通过增加VTA脑区FTO蛋白表达,产生抗抑郁作用。目的:m~6A型RNA表观遗传修饰在许多神经系统疾病中扮演着重要角色,但其在抑郁症发生过程中的作用研究较少。最近研究发现m~6A型RNA表观遗传修饰在应激后出现显著升高,FTO可能通过擦除m~6A型RNA表观遗传修饰、调控VTA脑区相关基因的转录,介导丙米嗪的抗抑郁作用。本部分内容从FTO转录组效应的角度,探索丙米嗪抗抑郁机制。方法:采用Dot blot技术,检测丙米嗪对VTA脑区m~6A型RNA甲基化的影响;通过社会挫败阈下刺激实验,观察m~6A型RNA甲基化供体甜菜碱对小鼠社会应激易感性的影响;通过社会接触和糖水偏好实验检测m~6A型RNA甲基化抑制剂环亮氨酸对CSDS模型鼠抑郁样行为的影响;运用全转录组测序技术探讨VTA脑区FTO介导丙米嗪抗抑郁效应的机制,并通过QPCR进行验证。结果:(1)CSDS模型小鼠VTA脑区m~6A型RNA甲基化修饰水平显著增加,丙米嗪(20mg/kg/day,14 days,i.p.)显著下调VTA脑区m~6A水平;(2)VTA脑区注射m~6A型甲基化供体甜菜碱,显著拮抗社会挫败阈下刺激引起的社会接触区停留时间减少(Control:80.34s±6.27 s,Betaine:46.37 s±11.61 s,p<0.05 vs Control)和糖水偏好率下降(Control:70.40%±3.87%,Betaine:51.54%±5.71%,p<0.01 vs Control);(3)m~6A型甲基化抑制剂环亮氨酸增加CSDS模型鼠的社会接触率(Control+Vehicle:1.74±0.15,Control+Cycloleucine:1.50±0.14,CSDS+Vehicle:0.58±0.09,CSDS+Cycloleucine:1.14±0.10,p<0.05 vs CSDS+Vehicle)和糖水偏好率(Control+Vehicle:83.93%±1.49%,Control+Cycloleucine:84.45%±1.50%,CSDS+Vehicle:54.12%±3.72%,CSDS+Cycloleucine:75.06%±2.53%,p<0.01 vs CSDS+Vehicle),并促进小鼠24 h的摄食行为(Vehicle:1.44 g±0.18 g,Cycloleucine:2.06 g±0.20 g,p<0.05 vs Vehicle);(4)通过转录组测序获得CSDS抑郁模型和对照鼠VTA脑区的差异转录本,及VTA脑区FTO过表达鼠和对照鼠的差异转录本,进行反向交叉比对分析,筛选获得被FTO上调但在CSDS模型下调的VTA区应激敏感基因有23个,被FTO下调但CSDS模型上调的VTA区应激敏感基因19个,根据转录差异化程度,进一步筛选出其中转录差异明显的应激敏感基因如Cdh1、Cartpt、Ucn等,这些基因可能是FTO发挥抗抑郁作用的潜在下游分子;(5)QPCR检测发现VTA脑区Cdh1、Cartpt、Ucn等基因表达发生明显变化,向VTA脑区过表达FTO或给予丙米嗪(20 mg/kg/day,14 days,i.p.)治疗均能反向调控CSDS模型小鼠中部分应激敏感基因的转录应答。结论:VTA脑区FTO可能通过擦除m~6A修饰、反向调控应激敏感基因的转录应答,介导丙米嗪的抗抑郁效应。