背景:心境障碍(mood disorders)是一种常见的精神疾病,其中重性抑郁障碍(major depressive disorder,MDD,也称“抑郁症”)和双相障碍(bipolar disorder,BD)是心境障碍的两种主要亚型,它们给患者、家庭和社会造成严重负担。揭示心境障碍的发病机理,为临床治疗提供新的靶点已迫在眉睫。性别差异性应激紊乱学说是心境障碍发病机制的一个重要学说,也是目前各类抑郁症动物模型建模的重要依据。下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA)轴和脑干蓝斑核(locus coeruleus,LC)都是应激反应神经调节网络中的重要节点,LC可以激活HPA轴。已有证据显示HPA轴和LC在MDD、BD中活性亢进。MDD和BD的临床症候群具有显著差异,提示参与调节MDD和BD的HPA轴、LC活性的因素之间存在差异。探索这种差异性表现及其原因将有助于我们全面阐释心境障碍发病机制。近年来大量证据显示若干应激反应相关分子,包括催产素(oxytocin,OXT)、受体酪氨酸激酶ErbB4等显著参与了 BD发病。因此,本论文围绕心境障碍发病的应激紊乱学说在三个主要部分研究HPA活性、LC活性在MDD、BD中的差异性改变和调控大鼠外周性激素水平并施与急性或慢性应激的动物模型是否可以模拟不同类型的抑郁症表现。1)于MDD和BD死亡后下丘脑组织研究HPA轴活性中枢重要驱动因子促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin-releasing hormone,CRH)和OXT的差异性表达;2)于MDD和BD死亡后LC组织研究其活性关键因子酪氨酸羟化酶(Tyrosine Hydroxylase,TH)和ErbB4的差异性表达;3)在SD大鼠中进行了调控应激反应的关键因素——性甾体的变化所造成的应激系统神经生物学改变的研究,并分析这类动物模型作为不同类型的心境障碍研究模型的可能性。方法:实验一:下丘脑室旁核(paraventricularnucleus,PVN)促肾上腺皮质激素释放激素CRH和OXT在MDD和BD中的差异性表达。MDD(n=9)、BD(n=6)和各自对照组(n分别为9和6)的死亡后人体下丘脑组织由荷兰人脑库提供。MD D、BD和各自对照组个体间在年龄、性别、死亡时间、死亡季节、死亡后延搁(postmortem delay)、脑脊液pH值、样本固定时间等参数严格匹配。采用免疫细胞化学(immunocytochemistry,ICC)技术和图像分析技术对下丘脑PVN中CRH和OXT蛋白表达水平(免疫反应性,immunoreactivity,-ir)进行定量分析;采用原位杂交(insituhybridization)技术和图像分析技术分别检测PVN中CRH-ir、OXT-ir峰值表达区域CRH-mRNA、OXT-mRNA表达水平。同时采用ICC双标技术研究CRH、OXT是否共存于PVN神经元。实验二:LC活性关键因子TH和ErbB4在MDD和BD中的差异性表达。死亡后人体LC组织切片由荷兰人脑库提供,包含 MDD(n=10)、MDD 的对照组(n=10)、BD(n=10)和 BD 的对照组(n=10),两个对照组中有8位病人重合。MDD、BD和各自对照组个体间在年龄、性别、死亡时间、死亡季节、PMD、脑脊液pH值、样本固定时间等参数严格匹配。采用ICC和图像分析技术对LC中间部位TH-ir、ErbB4-ir进行定量分析。同时采用ICC双标技术研究ErbB4和TH于LC神经元中的共定位。实验三:性腺摘除导致外周性激素水平降低对大鼠急性、慢性应激反应的影响、雌雄鼠变化模式的差异以及对抑郁症动物模型选择的启示。采用成年Sprague-Dawley(SD)雌鼠和雄鼠分别于性腺摘除、性腺摘除加急性足底电击(Foot shock,FS)应激、性腺摘除加慢性不可预知性温和应激(chronic unpredicted mild stress,CUMS)的条件下比较外周性激素(睾酮、雌二醇)、脑内性甾体(睾酮或雌二醇)水平(ELISA试剂盒检测),以及下丘脑应激相关分子包括CRH、OXT、精氨酸加压素(arginine vasopressin,AVP)、糖皮质激素受体(glucocoticoid receptor,GR)、盐皮质激素受体(mineralocoticoid receptor,MR)、雌激素受体 α(estrogen receptor α,ERα)、ERβ、雄激素受体(androgen receptor,AR)和芳香化酶(aromatase,ARO)等 mRNA 表达(荧光定量PCR技术检测)。结果:实验一:在下丘脑PVN中,MDD患者的CRH-ir呈上升趋势(p=0.058),而 BD 患者呈下降趋势(p=0.093)。BD 患者 PVN 中 CRH-mRNA(p=0.037)、OXT-ir(p=0.024)、OXT-mRNA(p=0.055)表达上升,而 MDD 患者 PVN 中 OXT-ir(p=0.258)和OXT-mRNA(p=0.847)的表达与对照组之间无显著差异。此外,OXT-ir/CRH-ir比值例在BD病人中明显高于对照(p=0.006),而在MDD病人中该比值与对照组间无显著差异(p=0.847)。PVN中不存在CRH与OXT共存神经元。实验二:MDD病人LC内TH-ir显著高于对照组(p=0.004),而BD病人的TH-ir水平和对照组相比无显著差异(p=0.900)。MDD和BD病人LC中ErbB4-ir表达量相对于各自对照组都没有显著差异(p = 0.80和p = 0.63)。ErbB4和TH的共定位染色显示二者共同表达于LC神经元中。实验三:外周性激素和下丘脑性甾体、下丘脑应激相关分子mRNA表达水平之间无显著相关(p≥0.113)。雄鼠和雌鼠在性腺摘除后、性腺摘除加FS、性腺摘除加CUMS后外周性激素、下丘脑性甾体、下丘脑应激相关分子(包括 CRH、OXT、AVP、AR、ERα、ERβ、ARO、MR)的 mRNA 表达水平改变显示了不同变化模式。结论:BD患者中下丘脑OXT活性亢进可能是BD发病的重要机制,OXT与CRH之间平衡紊乱可能是导致BD抑郁、躁狂症状分别或同时出现的重要机理之一,也是区分MDD和BD临床症候群的关键因素,值得继续探究其具体发生机制。LC活性仅在MDD患者中亢进,而在BD病人中无显著改变,进一步反映了 MDD和BD应激反应系统活性之间的差异,与MDD和BD患者HPA轴活性差异的结果相符。LC-ErbB4分子在人脑LC中可能没有显著参与心境障碍的发病,这与动物模型上的相关研究结果不符。SD大鼠脑内性甾体水平和外周性激素水平可能是各自独立的单位。卵巢摘除鼠急性应激模型可以模拟女性围绝经期或产后期外周性激素剧烈降低条件下对应激的易感性;性腺完整的CUMS雌鼠模型则可以模拟育龄期女性对应激和抑郁症的较高易感性;而卵巢摘除的CUMS鼠可以作为研究青春期前或围绝经期后女性心境障碍的模型。目前还不存在可以模拟BD抑郁和躁狂症状循环变化的动物模型。