数十年来,许多抗抑郁药物被成功研发,然而其在临床应用中仍存在起效慢、副作用强等不足。因此从新的角度研发抗抑郁药已成为目前的研究热点。本研究组前期研究发现急性禁食9小时对雄性小鼠具有抗抑郁样作用,但其对雌性小鼠的情绪改善作用尚不清楚。抑郁症存在性别差异,研究表明雌激素水平波动可能导致女性易产生情绪障碍,补充雌激素可在临床上改善女性抑郁情绪。雌激素联合其它抗抑郁药物治疗能增强抗抑郁效应,缩短治疗起效时间。然而,目前尚不清楚雌激素能否增强禁食的抗抑郁样作用。因此,本研究利用强迫性游泳实验、旷场实验等行为药理学方法,探讨了禁食及其与雌激素联合对雌性小鼠抑郁样行为的改善作用;并利用分子生物学、转录组学等多学科技术手段,进一步探究其潜在作用机制。1禁食与雌激素对雌性小鼠抑郁样行为的影响(1)禁食对雌性小鼠的抑郁样行为具有明显的改善作用。强迫性游泳和旷场实验结果表明,急性9小时禁食能够明显缩短雌性小鼠在强迫游泳实验中的不动时间,且对旷场实验中的自发运动量无显著影响。以上结果表明禁食对雌性小鼠发挥显著的抗抑郁样效应。(2)禁食与雌激素的抗抑郁样作用存在叠加效应。行为药理学实验结果表明,单纯急性9小时禁食与单纯一次性给药雌二醇均使强迫游泳不动时间明显减少,且下降幅度相似。两者联合处理可使不动时间进一步显著减少,且旷场实验中的自发运动量未发生明显变化,表明禁食与雌激素具有叠加的抗抑郁样作用。2禁食与雌激素抗抑郁样作用的机制探究(1)禁食与雌激素处理可显著上调前额叶皮质和海马部位的CREB-BDNF信号通路。免疫印迹实验结果显示,急性9小时禁食可显著提高前额叶皮质和海马部位的磷酸化CREB及BDNF蛋白表达水平,雌二醇给药也可使CREB、磷酸化CREB及BDNF蛋白在两脑区中表达上调。经两者联合处理后,各蛋白表达水平有进一步上升趋势,表明禁食与雌激素处理可激活前额叶皮质和海马中的CREB-BDNF信号通路。(2)禁食与雌激素处理可明显改善雌性小鼠海马神经元的新生。将预注射过BrdU的小鼠进行禁食等处理后,选取海马部位进行免疫荧光组织化学实验。荧光显微镜下观察结果显示,急性9小时禁食使海马齿状回部位BrdU阳性标记的新生细胞个数显著增加,表明禁食可明显改善雌性小鼠海马神经元的新生;而附加雌二醇可使新生细胞数目进一步增多,表明雌激素联合禁食对海马的神经新生有促进作用。(3)禁食条件下,胃饥饿素和雌激素存在交互促进作用。通过酶联免疫吸附实验测定血清中胃饥饿素、雌二醇和皮质酮的含量。结果表明,禁食产生的胃饥饿素和雌二醇的分泌存在相互促进作用。禁食对皮质酮分泌无显著影响,注射雌二醇则可使皮质酮含量显著下调,表明HPA轴主要受雌激素调控。3禁食与雌激素对小鼠前额叶皮质和海马内基因表达的影响(1)禁食和雌激素处理均使小鼠前额叶皮质及海马脑区内有差异性基因表达,并存在共同差异性表达基因。急性9小时禁食和雌二醇处理均可使小鼠前额叶皮质及海马脑区内有差异性基因表达,且其上、下调基因个数相近。Venn图分析表明,两种处理存在共同差异性表达基因,这些共同差异性表达基因呈共同上调或下调趋势,表明禁食和雌激素可对小鼠前额叶皮质及海马脑区内部分基因造成相似影响。(2)禁食和雌激素处理所筛选出的差异性表达基因均可富集于与中枢神经系统相关的GO功能和生物学通路,且部分共同富集。GO富集分析结果显示,禁食和雌二醇均能使前额叶皮质和海马中多项与神经功能相关的GO term显著性富集,且呈现部分共同富集。KEGG pathway分析表明,急性9小时禁食和雌二醇处理均使前额叶皮质和海马中多项KEGG pathway发生显著性富集。这些共同富集的生物学通路多与神经功能相关,根据文献报道,认为其部分参与了禁食与雌激素的抗抑郁样作用。(3)基因为关键基因,多巴胺及其受体功能参与介导了禁食与雌激素的抗抑郁样作用。将KEGG pathway注释到的基因进行了重叠性分析,结果显示前额叶皮质和海马中有共同差异性表达基因。结合以往研究,发现多个基因与多巴胺神经元功能相关。使用String数据库对其编码的蛋白质进行相互作用网络分析,发现Drd2为子网络hub基因,表明Drd2(多巴胺受体D2基因)可作为关键基因与多个基因相互作用,共同调控了与抑郁症发生相关的生物学通路。综上,禁食对雌性小鼠抑郁样行为具有明显的改善作用,禁食与雌激素联合对抑郁样行为的改善作用具有一定的叠加效应,本研究从饮食调控的角度为治疗女性抑郁症提供了新的理论依据。