抑郁症是最常见的心境障碍疾病,具有发病率高、致残率高、负担重等特点。首先,发病率高,全球大概有3.5亿的抑郁症患者。在人的一生中,抑郁症的发病率是12%-17%。其次,致残率高,在2010年,抑郁症是全球致残因素的第二位。每年约有100万抑郁症病人自杀死亡（90%的自杀源自抑郁）。最后,抑郁症带来的社会负担极其重。患者治愈过程漫长且病情容易反复,导致其丧失劳动价值,还会增加社会和家庭的负担,成了一个严重的公共卫生问题。抑郁症的发病机制尚不清楚。目前有单胺假说、神经营养因子假说、神经再生假说、神经内分泌和神经免疫假说、表观遗传学假说,但临床诊断和治疗不理想,其发病机制仍需继续研究。抑郁症的诊断目前主要依据心理量表,结果准确度低,诊断方面缺少明确的早期的分子靶标。抑郁症的治疗主要是通过药物治疗。临床主要使用的抗抑郁药主要是单胺类药物,也有电休克疗法,深部脑刺激和心理疗法。但仍然面临诸多严峻的挑战:首先,药物效能低,约35%的病人对现有的抗抑郁药物不敏感;其次,药物依从性差,现有抗抑郁药物起效慢,需至少3-6周才起效,很多患者会半途放弃;第三,药物副作用大且停药后出现高复发率。因此,阐明抑郁症的发病机制;寻找有效靶标;研究起效快、作用持久、副作用少的新型药物成为了亟需解决的关键科学问题。中枢神经系统包含两类神经细胞:神经元和神经胶质细胞。有数据表明,随着进化等级的升高,星形胶质细胞占得比重越来越大。在人类大脑中,胶质细胞占到人脑体积的90%,星形胶质细胞又占大部分。这么数量巨大的星形胶质细胞难道仅仅只是起到支撑和营养的作用吗?它和抑郁症是否有关联呢?临床试验和动物实验结果提示星形胶质细胞的功能异常与抑郁症相关。抑郁症患者死后尸检发现,其脑体积变小,星形胶质细胞数量和密度均减少,检测星形胶质细胞的标记物GFAP出现了蛋白水平和RNA水平的下降。动物模型上也发现抑郁小鼠前额皮层和海马星形胶质细胞减少。这些都提示星形胶质细胞与抑郁症的发生发展有关。星形胶质细胞的活动主要依赖胞内钙库的钙释放。我们可以阻断IP3通路,从而阻断钙释放,达到星形胶质细胞沉默的效果。特异性的敲除IP3R2受体的小鼠,可以特异性沉默星形胶质细胞,而对神经元钙信号没有影响。所以该基因敲除小鼠可以用来研究星形胶质细胞功能低下引起的动物行为学改变和机制。为了验证星形胶质细胞参与调节抑郁样行为。我们对IP3R2全敲小鼠进行了行为学的分析:强迫游泳实验、旷场实验、十字高架迷宫。在检测抑郁的强迫游泳实验中,IP3R2全敲小鼠相对于野生型小鼠在水中的不动时间明显增加,但在旷场实验中两组小鼠在中央区域的停留时间无差别,运动能力也没有明显差别;在检测焦虑行为的高架十字迷宫实验中,两者也没有明显差别,以上结果显示,抑制星形胶质细胞的功能可导致小鼠抑郁样行为。为了进一步验证星形胶质细胞确实参与调节抑郁样行为,同时排除IP3R2敲除对小鼠早期发育的影响,我们用一种星形胶质细胞特异的启动子GFAP（胶质纤维酸性蛋白）驱动的Cre重组酶小鼠与IP3R2 floxed小鼠进行交配。在小鼠成年后给予tamoxifen诱导Cre酶表达,Cre酶可以特异性识别并剪切包括了目的基因的loxp位点,特异的敲除星形胶质细胞上的IP3R2受体。与对照小鼠相比,在强迫游泳实验和悬尾实验中IP3R2条件敲除小鼠的不动时间明显增加;在高架十字迷宫实验中,两组小鼠在开臂停留的时间和运动距离都无显著性差异;旷场实验的结果显示两组小鼠在中央区域待的时间无差别,同时运动能力也无差别。以上结果进一步证实,星形胶质细胞功能低下可导致小鼠抑郁样行为。VTA（腹侧被盖区）位于中脑,富含多巴胺神经元,是中脑边缘系统通道（VTA投射到伏隔核）和中脑皮层通道（VTA投射到额叶皮质）的一部分。那么VTA的星形胶质细胞有没有参与抑郁样的行为呢?在VTA给予一种胶质细胞代谢性抑制剂氟代柠檬酸（Fleorocitrate,FC,该抑制剂注射进脑组织中,可以被星形胶质细胞选择性摄取,抑制星形胶质细胞三羧酸循环中的顺乌头酸,从而使星形胶质细胞失去功能。）小鼠在强迫游泳实验中的不动时间增加。说明星形胶质细胞在VTA也和抑郁样行为有关。本实验室前期的课题研究表明,星形胶质细胞来源的三磷酸腺苷（ATP）能调节抑郁样行为。那么星形胶质细胞在VTA脑区怎样参与抑郁样行为的呢?我们分析了星形胶质细胞来源的神经递质ASP（天冬氨酸）,GLU（谷氨酸）,SER（丝氨酸）,GLN（谷氨酰胺）,GLY（甘氨酸）,GABA（r-氨基丁酸）,A（腺苷）的水平,在社会失败模型小鼠上和IP3R2全敲小鼠上都没有发现明显改变。那么是不是ATP的水平发生了改变呢?接下来我们检测了社会失败模型的小鼠PFC和VTA脑区的ATP水平,发现ATP水平在敏感组明显下降;IP3R2小鼠相对于野生小鼠,ATP水平也明显下降。ATP在VTA脑区是通过什么受体起作用的呢?ATP的受体包括离子型受体P2X和代谢型受体P2Y,为了研究VTA脑区参与调节抑郁样行为的ATP受体亚型,我们比较了社会失败模型的小鼠mPFC和VTA的P2X和P2Y受体的RNA表达水平。mPFC脑区P2X2受体的RNA水平在敏感组特异性表达增高,P2Y2和P2Y4受体的RNA水平在敏感组特异性表达减少;而在VTA脑区P2Y1和P2Y6受体的RNA水平在敏感组特异性表达增高。并且P2Y1受体的蛋白水平在敏感组也出现了特异性的表达增高。因为之前的研究表明,ATP在mPFC脑区抗抑郁是通过P2X2受体发挥作用的。那么在VTA脑区P2Y1受体是否也参与调节抑郁样的行为呢?首先,侧脑室给予P2Y1受体特异的激动剂MRS2365,在强迫游泳实验中,给药小鼠出现了抑郁样的行为;而给予P2Y1受体特异的阻断剂MRS2500,在强迫游泳实验中,给药小鼠出现了抗抑郁的行为;另外一种阻断剂MRS2179,在强迫游泳实验中也表现出抗抑郁行为。接下来我们分析了 P2Y1全敲小鼠的行为学表现。在强迫游泳实验中,相对于野生型小鼠,P2Y1全敲小鼠不动时间明显减少;在悬尾实验中,相对于野生型小鼠,P2Y1全敲小鼠不动时间也明显减少;在高架十字迷宫中,相对于野生型小鼠,P2Y1全敲小鼠在开臂待的时间没有显著性差异;在旷场实验中,相对于野生型小鼠,P2Y1全敲小鼠在中央停留时间也没有显著性差异;以上结果证明,P2Y1受体参与调节了抑郁样行为。为了进一步确定P2Y1受体调节抑郁样行为的脑区,我们分别将激动剂和阻断剂注入mPFC和VTA,观察对抑郁样行为的影响。在mPFC分别给予P2Y1受体特异的激动剂MRS2365和特异的阻断剂MRS2500,在强迫游泳实验中,给药小鼠的抑郁样的行为均无改变。在VTA给予P2Y1受体特异的激动剂MRS2365,在强迫游泳实验中,给药小鼠出现了抑郁样的行为;而P2Y1受体特异的阻断剂MRS2500,在强迫游泳实验中,给药小鼠出现了抗抑郁的行为;并且P2Y1受体阻断剂MRS2500可以逆转社交失败模型鼠的抑郁样行为,根据药理学的结果,VTA脑区的P2Y1受体参与调节抑郁样行为。为了进一步验证P2Y1受体在VTA脑区参与了抑郁样的行为,我们用P2Y1特异的ShRNA腺相关病毒抑制该脑区P2Y1受体表达,并进行了行为学的分析。在强迫游泳实验中,相对于对照组小鼠,给予干扰RNA的小鼠不动时间明显减少;在悬尾实验中,相对于对照组小鼠,给予干扰RNA的小鼠不动时间也明显减少;在高架十字迷宫中,相对于对照组小鼠,给予干扰RNA的小鼠在开臂待的时间没有显著性差异;在旷场实验中,相对于对照组小鼠,给予干扰RNA的小鼠在中央待的时间没有显著性差异;在社会交互实验,糖水偏好实验和强迫游泳实验中,给予干扰RNA的小鼠可以逆转社交失败模型鼠的抑郁样行为,以上结果进一步证明,P2Y1受体参与调节抑郁样行为。将ATPrs（ATP不易降解的类似物）注入VTA,在强迫游泳实验中可以显著降低小鼠的不动时间,P2X广谱的阻断剂PPADS可以阻断该作用,提示ATP在VTA主要通过P2X受体发挥抗抑郁作用;ADP是ATP的降解产物,生理情况下ADP对P2Y1受体亲和力是ATP的20倍,强迫游泳实验显示,在VTA给予ADPbs（ADP不易降解的类似物）可以使小鼠的不动时间增加,且这种作用可以被P2Y1特异性的阻断剂阻断,提示ADP通过激活P2Y1受体诱导抑郁样行为。ATP和ADP产生相反的作用效果,那究竟他们是怎样调节抑郁样的行为的呢?我们检测了 VTA脑区的ADP和ADP/ATP ratio,发现敏感组相较于非敏感组ADP的水平升高,但没有统计学差异,此时ATP的水平下降具有统计学差异,ADP/ATP ratio出现了显著性的升高。这个结果提示我们不是ATP或ADP单独在VTA参与调控抑郁样行为,可能是其比例最终决定了动物的整体水平的行为学表现。如何更有效的调节ADP/ATP的动态平衡远远比只单独研究一种物质更符合生物体的复杂性。那么如何利用这种比例上的特点来指导临床用药?肯定是使用ATP的同时阻断掉ADP的作用。这样是否可以取到更好的抗抑郁效果呢?我们发现同时给予ATP和P2Y1的阻断剂MRS2500（阻断ADP作用）比单独使用其中一种药物,更显著地的减少小鼠在强迫游泳实验中的不动时间。综上所述,星形胶质细胞来源的ATP参与调节抑郁样行为;激活VTA脑区的P2Y1受体导致抑郁样行为,而阻断该受体则具有抗抑郁作用;ADP/ATP ratio可以更好的调控或反应抑郁状态;ATP和P2Y1受体阻断剂联合用药可以更好的改善抑郁样行为。