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创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder,PTSD)是指个体由于经历对生命具有威胁的事件或严重的创伤,导致系列精神症状长期持续的精神障碍。PTSD症状主要表现为对创伤事件的病理性重现、对创伤相关线索的回避、持续性的高唤醒,以及对创伤经历的选择性遗忘和情感麻木。 反复发生的闯入性体验创伤事件和不自主地反复回想是PTSD最具特征性的症状,但目前关于这一病理性记忆增强的神经和分子机制尚不明确。对人和动物的研究表明杏仁体、海马与内侧前额叶皮层是与PTSD相关的三个关键脑区,它们之间的交互作用可能是PTSD发生及保持的神经基础。最近有研究认为海马-杏仁核间神经联系的突触效能长时程增强(Long-term potentiation,LTP)可能是应激导致焦虑的神经基础,也是条件性恐惧的神经基础。 蛋白激酶Mzeta(protein kinase Mzeta, PKMζ)是非典型蛋白激酶C(protein kinaseC,PKC)的亚型,只在脑中表达(尤其是海马和新皮质),多方面的证据表明PKMζ在记忆的维持和LTP中有重要作用。有报道称PKMζ通过调节GluR2依赖的α型氨基羟基甲基恶唑丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxa-zolep-propionate receptors,AMPA)受体突触后膜运输来维持海马、新皮质及杏仁体的长期记忆,杏仁体PKMζ失活将损伤大鼠的恐惧记忆,并且记忆损伤程度与突触后膜GluR2减少成正相关。 神经元PAS结构域蛋白4(neuronal PAS domain protein4,Npas4)是大脑特有的活动依赖性转录因子,Npas4调节多种基因表达,如即早基因、转录因子、孔道蛋白、酶以及调节突触功能的泛素化、运输、内吞作用等涉及的信号通路基因。Npas4对神经元的诱导作用短暂且具有选择性,主要发生在兴奋性神经元,Npas4在海马神经元促进突触的形成和成熟,有一部分依赖于AMPA受体的活性。 基于以上理论,我们提出如下研究问题:1)PTSD大鼠模型中,海马PKMζ与Npas4的表达是否发生变化?2)PKMζ调节GluR2依赖的APMA受体突触后运输是否是引起PTSD症状的分子机制之一?Npas4是否参与这一调节过程?3) PKMζ-AMPA通路是否可以作为PTSD大鼠行为学异常的治疗靶点? 由于伦理学和实验方法的限制,动物实验是研究PTSD病理性记忆增强的神经和分子机制的较好替代方法。在众多动物模型中,单程长时应激(singleprolonged stress,SPS)模型能使动物表现出PTSD的临床症状和神经内分泌改变,是目前公认的较好PTSD动物模型。 本实验通过SPS制作PTSD大鼠模型,背侧海马注射ZIP,利用行为学检测评估背侧海马注射ZIP对PTSD相关抑郁和焦虑症状的效果;通过检测大鼠海马GluR2的运输及Npas4表达情况来评估PKMζ失活与GluR2运输及Npas4表达的影响,从而分析PKMζ影响GluR2运输及Npas4表达变化是否参与PTSD发生发展的病理生理过程,力争为PTSD防治提供新靶点奠定理论和实验基础。 实验方法: 本实验利用SPS方法制作PTSD大鼠模型,将PTSD模型大鼠分为1d、3d、7d、14d组,对照组为正常饲养大鼠,通过免疫组织化学染色、Western Blot、RT-PCR等方法检测海马PKMζ、Npas4蛋白及mRNA的表达变化;另外,将大鼠分为SPS+saline、SPS+ZIP、Unstressed+saline、Unstressed+ ZIP组,通过强迫游泳试验、旷场试验、高架十字迷宫试验等行为学检测评估背侧海马注射ZIP对PTSD相关抑郁和焦虑症状的影响;通过免疫组织化学染色、Western Blot、RT-PCR等方法检测海马Npas4蛋白及mRNA的表达变化;以含BS3的人工脑脊液进行脑片培养,通过Western Blot检测BS3结合GluR2及未结合BS3的GluR2的表达变化。 实验结果: 1、免疫组织化学染色结果 免疫组织化学染色结果显示:SPS7d组及SPS14d组大鼠海马PKCζ和PKMζ表达显著高于对照组。 2、行为学检测结果 强迫游泳试验结果:和对照组相比,SPS7d、SPS14d组大鼠不动时间显著延长,表明SPS7d、SPS14d组大鼠有明显抑郁症状;背侧海马注射ZIP显著降低SPS大鼠抑郁样行为(不动时间百分比); 旷场试验结果:和对照组相比,SPS7d、SPS14d组大鼠中心停留时间、在中心运动的距离显著减少,表明SPS7d、SPS14d组大鼠有明显焦虑症状;背侧海马注射ZIP显著降低SPS大鼠焦虑样行为; 高架十字迷宫试验结果:和对照组相比,SPS7d、SPS14d组大鼠在开放臂停留时间和进入开放臂次数显著减少,表明SPS7d、SPS14d组大鼠有明显焦虑症状;背侧海马注射ZIP显著降低SPS大鼠焦虑样行为。 3、Western Blot结果 Western Blot结果显示:SPS7d组、SPS14d组大鼠海马PKCζ和PKMζ蛋白表达显著高于对照组;SPS1d组、SPS3d、SPS7d组大鼠海马Npas4蛋白表达显著低于对照组;SPS+ZIP组大鼠海马Npas4蛋白表达显著高于SPS+Saline组。SPS+ZIP组大鼠海马BS3结合GluR2蛋白表达显著低于SPS+Saline组。 4、RT-PCR结果 RT-PCR结果显示:SPS7d组、SPS14d组大鼠海马PKCζ和PKMζ mRNA表达显著高于对照组;SPS1d组、SPS3d、SPS7d组大鼠海马Npas4 mRNA表达显著低于对照组;SPS+ZIP组大鼠海马Npas4 mRNA表达显著显著高于SPS+Saline组。 结论: 1、SPS方法制备PTSD模型大鼠在刺激后7天和14天海马PKMζ蛋白及mRNA表达水平显着增高。背侧海马注射ZIP致PK Mζ失活有效缓解大鼠PTSD相关症状。 2、PTSD大鼠在应激后3天和7天,海马Npas4表达降低,在应激后14天恢复正常;背侧海马注射ZIP使Npas4表达水平显著增高。背侧海马注射ZIP影响GluR2运输,使细胞膜上GluR2显著降低。