论文部分内容阅读
小鼠行为学范式在探索情绪、疾病、运动等相关的分子机制及药物筛选等方面应用广泛。与生化、分子、遗传学等技术一样,行为学实验在生物医学界也是一种重要的技术手段,操作较为简单且结果可靠,可为科学研究提供有力的证据。对于某一种或多种表型的验证往往需要应用多个行为学范式。通常,这一系列的行为学实验会在同一批小鼠身上按照刺激由小到大的顺序进行。然而,实验顺序是否会对行为学结果产生影响,相关的研究还比较缺乏。尤其是实验顺序对焦虑抑郁相关的行为学范式,如高架十字迷宫(Elevated plus maze,EPM)、强迫游泳(Forced swim test,FST)和悬尾实验(Tail suspension test,TST)的研究更是少之又少。这三种行为学范式在由遗传因素、早期、产前应激和慢性应激等因素引起的焦虑抑郁行为以及多数抗焦虑和抗抑郁药物作用的验证中都有可靠稳定的表现。在本研究中,我们针对高架十字迷宫、强迫游泳和悬尾实验设计了三种实验顺序,使每种行为学实验处于三种不同的位置各一次。结果显示,高架十字迷宫实验的结果会受不同实验顺序的影响,而强迫游泳和悬尾实验的结果则并不受实验顺序的影响。进行过一次强迫游泳或者悬尾实验的小鼠会出现对照组小鼠(未进行任何行为学实验)没有的焦虑表型,并且这种表型可持续7天左右,在14天后消失。 然后,我们将对照组、强迫游泳组(只进行过一次强迫游泳)和悬尾实验组(只进行过一次悬尾实验)的小鼠海马的总RNA进行RNA-seq。发现强迫游泳和悬尾实验组差异表达的mRNA分别有224个和735个,它们多富集于焦虑相关的通路,如Tight junction和Glycolysis/gluconeogenesis。另外,神经系统疾病、免疫相关的通路也得到了少量富集,提示强迫游泳和悬尾实验通过调节上述基因和通路使小鼠产生了焦虑表型。同时,鉴于lncRNA与神经系统的发育和功能、免疫系统的发育与调节以及癌症的发生等过程都有着密切的关系。并且lncRNA在小鼠中央神经系统中存在特异性表达,提示其在神经发育、认知功能和应激反应中的重要作用。我们分析得到差异表达的lncRNA分别有35个(强迫游泳组)和10个(悬尾实验组)。通过对差异表达的mRNA和lncRNA进行共表达分析,将与lncRNA共表达相关的mRNA分为正相关和负相关两部分。并发现在强迫游泳组中与lncRNA共表达正、负相关的mRNA都富集到了Tight junction和Sphingolipid metabolism这样的焦虑相关的通路。此外,强迫游泳组的正相关部分还特异性的富集到了Renin-angiotensin system和负相关部分富集到了Leukocyte transendothelial migration焦虑相关通路。而对于悬尾实验组中与lncRNA共表达的mRNA,正相关部分富集到的通路像Intestinal immune network for IgA production和Antigen processing and presentation以及负相关部分富集到的RIG-I-like receptor signaling pathway都是与免疫相关的通路。这提示lncRNA在强迫游泳和悬尾实验过程中通过影响焦虑、免疫相关的基因表达和通路进而使小鼠产生焦虑行为。 总的来说,本研究提供了强迫游泳和悬尾实验在小鼠海马中引起的转录组改变,以及表达水平发生改变的mRNA和lncRNA共表达调控的网络。这些结果提示强迫游泳和悬尾实验可作为一种急性刺激使小鼠产生焦虑样行为;同时,也提示在进行行为学实验时,注意实验顺序和实验间隔对小鼠行为学结果及基因表达的影响;将刺激性大的行为学实验安排在较后的顺序进行。