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研究背景:抑郁症（Depression）是一种常见的精神疾病,主要表现为人类高级认知功能紊乱,心境抑郁,伴有相应的思维语言和精神运动障碍。抑郁症具有复发性和慢性化倾向,自杀率高,严重危害人类身心健康。根据世界卫生组织（WHO）相关材料信息可知,当我国社会发展到2030年时,所有高负担疾病中位居第一名的病症即抑郁症,因此对抑郁症相关内容进行分析和研究具有重要意义,例如抑郁症临床治疗、抑郁症发病机制等。由于在人体研究抑郁症组织标本不易获得,有很多局限性,随着科技不断进步和发展,人们尝试利用动物模型对该疾病的病理以及生化等内容进行分析,从而明确导致人类患抑郁症的根本原因与发病机理。脑影像学的发展可从脑结构和功能以及神经物质代谢等方面进一步认识抑郁症发病机制。7.0T小动物磁共振,可以在活体下、反复、无创、动态观测脑结构、功能等改变,在一定程度上为研究抑郁症发病机制提供了诸多帮助,成为现阶段分析脑功能代谢、脑组织结构的核心影像学手段。很多学者通过研究发现,抑郁症与执行认知和情绪功能的脑区有关,主要集中在皮质和边缘系统。近些年国内外很多学者利用磁共振成像技术从不同的角度显示了静息态或任务态抑郁症患者各脑区形态、结构、功能、代谢等与正常人群有很大差异,取得了一些有意义的研究结果。利用7.0 T小动物专用磁共振进行抑郁症脑成像研究的报道尚不多,且多局限于某一结构或功能的研究。而且大脑的神经网络十分复杂,过去的研究认为抑郁症的发病机制与神经内分泌和神经调节功能的紊乱有关,而近些年来的研究多从细胞分子水平上探讨抑郁症的发病机制,逐渐超越了传统的神经生化方面的研究。虽然这些研究从多个角度揭示抑郁症可能的发病机制,提供了一些理论依据,但在精神疾病领域,抑郁症的发病机制较为复杂,还不能全面的阐释抑郁症发生、发展过程中的各种现象,而且与抑郁症发病相关的信号通路有很多,这些信号通路也存在一定的关联性,这些信号转导通路的变化和神经因子的变化,也越来越受到学者的关注。因此,将磁共振多模态成像与组织学分析联合起来对抑郁症的发病机制进行系统性的研究十分有必要。研究目的:抑郁症的发生机理十分复杂,与应激有密切关系,长期慢性的应激刺激会使海马和前额叶皮质等脑区的神经元细胞出现损伤和凋亡,促进这些脑区神经元损伤的修复和再生也是治疗抑郁症的关键所在。本研究采用建立配合孤养的慢性温和不可预知应激动物模型,应用7.0 T小动物磁共振,以海马和前额叶皮质为感兴趣区,通过MRS和DTI图像采集和数据分析,观察抑郁症大鼠模型神经代谢物的变化与脑内纤维束的变化;并进行脑组织BDNF、P-ERK、P-CREB、ERK、CREB蛋白表达的检测分析,观察在BDNF/ERK/CREB信号通路上,慢性应激抑郁模型大鼠海马和前额叶皮质的BDNF、P-ERK、P-CREB的蛋白表达情况。然后将磁共振检测的异常改变与BDNF/ERK/CREB信号通路上目标蛋白的异常变化进行对照分析,从而更好地理解和阐释抑郁症的发病机制,为治疗和预防抑郁症以及抗抑郁药物的研发提供新思路,为临床提供可靠的基础实验数据。研究方法:1.大鼠抑郁症模型的制备及行为学评价:将实验动物随机分成对照组和模型组两组。以慢性温和刺激,配合孤养建立慢性应激动物模型,包括噪音、频闪光照、杂物、禁食、禁水、夹尾、45°倾斜、垫料异味等刺激,每种刺激随机给予,每周1次,7天为一个周期,共6个周期。6周后观察模型鼠的外观和精神状态并进行模型的糖水偏爱实验,旷场实验的行为学评价。2.配合孤养的慢性不可预知温和应激大鼠抑郁症模型（CUMS）在7T小动物磁共振成像:配合孤养的CUMS模型复制成功后,分别进行小动物磁共振成像及图像分析。模型组和对照组分别采用7.OT小动物磁共振扫描仪（70/20 PharmaScan,Bruker Biospin GmbH,Germany）进行图像采集。采用TuberRARE序列在水平位、冠状位、矢状位三个平面上分别进行T2加权成像（T2WI）采集;应用1H PRESS序列采集MRS波谱;选择DTI EPIseg30dir进行DTI图像采集。然后进行图像处理和分析。（1）运用扩散张量成像（DTI）进行脑组织形态结构分析:应用Imaging and Processing5.0软件分析模型组和对照组的双侧海马和前额叶皮质FA值和MD值,并进行图像重建制作伪彩图和纤维示综图。（2）运用磁共振波谱（MRS）进行脑功能代谢分析:应用Topspin 5.0软件形成NAA、Glu、Cho、MI、Cr的谱峰,基线校正后并在此基础上测量NAA/Cr、Glu/Cr、Cho/Cr、MI/Cr的比值。3.运用免疫组化染色显示双侧海马、前额叶皮质脑源性神经营养因子（BDNF）、磷酸化转录因子环磷腺苷反应元件结合蛋白（P-CREB）和磷酸化细胞外信号调节激酶（P-ERK）的蛋白表达情况。对照组和模型组大鼠经心灌注生理盐水100ml固定后断头取脑,放入10%甲醛溶液保存,按照免疫组化染色的实验步骤脱水包埋、漂片、脱蜡水化、冲洗、孵一抗孵二抗、复染,最后封片,用彩色病理图像分析系统测量目标蛋白的阳性面积光密度值。4.运用Western blot法检测双侧海马、前额叶皮质脑源性神经营养因子（BDNF）、磷酸化转录因子环磷腺苷反应元件结合蛋白（P-CREB）和磷酸化细胞外信号调节激酶（P-ERK）的蛋白表达情况。将对照组和模型组大鼠处死取出脑组织,在蛋白抽提和蛋白调整后,按照Western Blot常规实验方法进行制胶、上样、电泳、转膜、封闭、孵一抗、洗膜、孵二抗,最后曝光后获取目标蛋白条带进行分析和灰度值测量。5.影像学与组织学对照分析:观察分析模型组双侧海马和前额叶的MRS和DTI观察指标与相应脑组织的目标蛋白BDNF、P-ERK和P-CREB变化是否有一致性或相关性。研究结果:1.大鼠抑郁症模型的制备及行为学评价结果:造模后,模型组大鼠外观和精神状态与对照组比较明显改变,糖水偏爱实验显示模型组大鼠糖水消耗显著减少（P<0.01）。旷场实验显示模型组大鼠中心区域运动距离、中心区域活动时间和移动速度与对照组相比显著下降（P<0.05,P<0.01）。2.MRS结果:与对照组相比,模型组大鼠双侧海马和左侧前额叶皮质中NAA/Cr、Cho/Cr、Glu/Cr的比值显著下降（P<0.05）,右侧前额叶皮层NAA/Cr明显减少（P<0.05）。与对照组相比,模型组右侧前额叶皮层中Cho/Cr、Glu/Cr的比值与模型组大鼠双侧海马和双侧前额叶皮质MI/Cr 比值无显著性差异（P>0.05）。3.DTI结果:与对照组相比,模型组双侧海马和双侧前额叶皮质中FA值显著下降（P<0.05）;与对照组相比,模型组左侧海马和左侧前额叶皮质中MD值显著升高（P<0.05）。模型组右侧海马和右侧前额叶皮质中MD值与对照组相比无显著性差异（P>0.05）。4.免疫组化结果:模型组双侧海马和双侧前额叶皮质中的蛋白BDNF、P-ERK和P-CREB与对照组相比均显著下降（P<0.05,P<0.01）。模型组左侧海马ERK和CREB蛋白表达与对照相比有显著性差异（P<0.05）。模型组右侧海马和双侧前额叶皮质的ERK、CREB蛋白与对照组相比无显著性差异（P>0.05）。5.Western Blot结果:模型组双侧海马和双侧前额叶皮质的蛋白BDNF、P-ERK和P-CREB表达和ERK、CREB蛋白表达与对照组相比均显著下降（P<0.05,P<0.01）。与对照组相比有显著性差异（P<0.05,P<0.01）。6.影像学与组织学对照分析:MRS和DTI的观察指标与相应脑组织的BDNF/ERK/CREB信号通路的目标蛋白表达有一致性,其中模型组的Glu/Cr与BDNF有正相关关系。研究结论:1.慢性温和不可预知性应激并配合孤养的抑郁症大鼠模型能够模拟人类在应激刺激作用下的行为学特征,抑郁症模型复制成功。2.海马和前额叶皮质是抑郁症研究的重要脑区,小动物磁共振显示抑郁症大鼠模型海马、前额叶皮质的神经代谢物有不同程度的改变和纤维束的损伤,而且大脑半球间变化存在不平衡性。3.抑郁症大鼠模型的海马和前额叶皮质BDNF/ERK/CREB信号通路受到抑制,由此可见此信号通路在抑郁症发病机制中有重要作用,是抗抑郁治疗的重要靶点。4.小动物磁共振多模态成像技术可以很好的观察抑郁症大鼠的脑内结构和功能代谢变化,且检测指标与相应脑组织的信号通路目标蛋白结果有一致性,可以推测模型鼠的MRS和DTI的改变与BDNF/ERK/CREB信号通路活性受到抑制有关。5.谷氨酸能系统在抑郁症发病机制中确实发挥了关键作用,Glu/Cr能体现组织中谷氨酸能系统与BDNF的相关关系,进而对BDNF/ERK/CREB信号通路活性造成影响,进一步证实M R S在抑郁症诊断与病情监测中可以发挥重要作用。