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【研究背景】抑郁症严重影响人类健康与社会发展,世界卫生组织估计至2020年抑郁症将成为全球第二大疾病。当前针对抑郁症的治疗以药物治疗以及心理治疗为主,然而仅有三分之一的患者取得较满意疗效。临床上把久治不愈的的抑郁症病人称为难治性抑郁(treatment-resistant depression,TRD),对于这类患者,临床上往往采用深部脑刺激(Deep Brain Stimulation,DBS)的治疗方式,并取得了显著的疗效。外侧缰核(Lateral Habenula,LHb)是连接基底节与边缘系统的核团,参与调控奖赏系统及单胺类神经递质的分泌。深部脑刺激外侧缰核(LHb-DBS)是治疗难治性抑郁的主要方式之一,但其机制目前仍不明确。Malinow.R、Hongmei Meng等认为,DBS通过调控LHb神经元的放电,上调脑内单胺类递质的释放从而改善抑郁症状,然而这一提高单胺类神经递质的假说与DBS运用于对单胺类药物不敏感患者的临床现象以及DBS快速起效的临床特点不相符合,提示LHb-DBS治疗抑郁存在其它机制。目前研究发现快速抗抑郁效果是由哺乳动物雷帕霉素位点(mTOR,mammalian target of rapamycin)激活介导的,而在下边缘皮层进行深部脑刺激能上调mTOR磷酸化水平,提示LHb-DBS可能通过激活mTOR达到治疗抑郁。Duman等发现L型电压依赖钙通道(L-type voltage-dependent calcium channel,L-VDCC)阻断剂能有效阻断mTO R的激活与KET的快速抗抑郁作用,提示L-VDCC也可能参与了LHb-DBS治疗抑郁的过程。同时其它研究表明,DBS能诱导长时间的突触改变,而mTOR的激活常常伴随着树棘突发生、突触重构等突触改变。进一步提示LHb-DBS可能通过激活mTOR改善突触可塑性达到抗抑郁效果的机制。本研究采用免疫印迹、行为学和膜片钳等技术,揭示并探讨mTOR激活以及相关突触可塑性在LHb-DBS治疗抑郁的机制。【研究目的】验证激活mTOR与改善神经可塑性是LHb-DBS治疗抑郁在重要途径,明确L-VDCC是否参与了LHb-DBS治疗抑郁症的过程,探讨LHb-DBS上调神经可塑性的具体机制。为DBS治疗抑郁症的临床运用提供可靠的实验依据,并针对其机制开发抗抑郁新药提供理论依据。【研究方法】LHb-DBS对LH大鼠的抑郁样行为的影响参照Daniela Schulz等的方法,建立大鼠习得性无助(LH,learned helplessness)抑郁模型。观察LH大鼠与正常大鼠行为差别,评价LH造模的可行性;对LH大鼠进行外侧缰核深部脑刺激,观察LHb-DBS对习得性无助大鼠抑郁样行为的影响。同时给予侧脑室注射L-VDCC阻断剂(硝苯地平,nifedipine),观察其对LHb-DBS抗抑郁作用的影响。LHb-DBS对mTOR磷酸化及其表达的作用参照Daniela Schulz等的方法,建立大鼠LH抑郁模型,通过手术安放电极于LHb,深部脑刺激为实验组,深部脑假刺激为阳性对照组,未接受LH造模的正常老鼠为阴性对照组。通过western-blot,观察外侧缰核深部脑刺激后,海马内mTOR磷酸化的表达变化。同时给予侧脑室注射L-VDCC阻断剂(硝苯地平,nifedipine),观察其能否改变外侧缰核深部脑刺激对mTOR磷酸化的调节。通过脑片模拟深部脑刺激观察其对突触可塑性影响急性分离LH大鼠冠状位脑片于人工脑脊液中孵育,采用体外模拟LHb-DBS技术(具体详见方法)刺激LHb,在海马CA1 stratum radiatum(SR)亚区记录由刺激联合纤维引起的兴奋性突触后场电位(Shaffer collateral-CA1 field excitatory postsynaptic potentials,SC-CA1 fEPSP),观察外侧缰核刺激对SC-CA1 fEPSP的影响;给予20uM硝苯地平灌流脑片,观察其对外侧缰核刺激引起SC-CA1 fEPSP变化的影响;给予冠状脑片模拟外侧缰核深部脑刺激情况下,记录海马CA1区椎体神经元的自发放电,探讨LHb-DBS激活L-VDCC的机制。【研究结果与结论】LHb-DBS能显著改善LH大鼠的抑郁样行为,而硝苯地平能有效阻断外侧缰核深部脑刺激的抗抑郁作用,提示L-VDCC参与了LHb-DBS的抗抑郁机制。同时LHb-DBS能激活海马mTOR并引起海马SC-CA1 fEPSP长时程升高,这一现象也能被硝苯地平阻断,证明LHb-DBS能通过激活mTOR、改善突触可塑性达到抗抑郁作用,且这一机制依赖L-VDCC的激活;LHb-DBS能显著提高海马CA1区椎体细胞自发动作电位的频率以及宽度,增加L-VDCC的开放次数与时间,进一步证明了L-VDCC参与其抗抑郁的机制。