下调海马MKP-1表达改善CUMS大鼠抑郁样行为机制的研究

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背景抑郁症是常见的情感障碍之一,严重影响患者及其家人的生活,给社会和家庭带来沉重的负担,但目前抑郁症的发病机制尚不完全明确。研究提示丝裂原活化蛋白激酶磷酸酶-1(mitogen-activated protein kinase phosphatase-1,MKP-1)是抑郁症的重要调节蛋白之一,可介导激活丝裂原活化蛋白激酶(mitogen-activated protein kinase,MAPK)参与调控小胶质细胞的炎性活化。推测MKP-1基因的下调可能通过上调MAPK信号通路相关蛋白的表达以及降低小胶质细胞的炎性活化从而改善慢性不可预见性轻度应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)所引起大鼠的抑郁样行为。目的探究MKP-1基因下调后CUMS大鼠海马MKP-1、MAPK信号通路、炎症因子、凋亡因子的表达水平及小胶质细胞活性的变化,进一步探讨MKP-1参与调控抑郁症发病的分子机制,为抑郁症的治疗提供新的选择。方法1.实验分组:实验一雄性SD大鼠30只,重量为180~220g,随机分为对照组,CUMS组。实验二雄性SD大鼠31只,重量为180~220g,随机分为空载组,MKP-1下调组。2.干预方法:大鼠适应1周后进行基线行为学评估,随后对照组正常饲养,每天给予抚摸3~5min;CUMS组慢性应激5周。空载组与MKP-1下调组在给予腺相关病毒注射后,恢复1周,随即进行慢性应激6周。3.CUMS应激:每日随机给予大鼠2-3种刺激,持续6周,并孤养。4.脑立体定位手术:定位海马回CA1、CA3区,每只大鼠共4个位点,注射Dusp1-sh RNA腺相关病毒或NC-sh RNA的腺相关病毒。5.抑郁样行为学评估:糖水偏好实验、强迫游泳实验及旷场实验。6.蛋白水平检测:采用免疫印迹(western blot)法检测各组大鼠海马组织中MKP-1、细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)、p-ERK、p38、P-p38、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases,JNK)、P-JNK、IL-6、IL-1β、TNF-ɑ、B淋巴细胞瘤-2基因(B-cell lymphoma-2,Bcl-2)和B淋巴细胞瘤-2基因相关X蛋白(Bcl-2 associated protein,Bax)的相对表达水平。7.基因水平检测:采用q PCR法检测海马组织中MKP-1 m RNA、IL-6 m RNA、IL-1βm RNA、TNF-ɑm RNA的表达变化。8.免疫荧光:采用免疫荧光技术检测海马区Iba-1的表达情况。9.统计学方法:用SPSS 22.0软件进行数据分析。结果均使用均数±标准差表示。大鼠的体重及行为学测试结果使用重复测量方差分析。蛋白及q PCR的结果使用独立样本t检验。P<0.05为差异有统计学意义。结果1.体重变化应激后CUMS组较对照组体重增长缓慢(t=11.70,P=0.000)。空载组与MKP-1下调组在实验过程中两组间体重均无显著差异。2.行为学评估结果应激后CUMS组较对照组糖水偏爱率降低(t=-3.07,P=0.005),强迫游泳不动时间增加(t=4.30,P=0.000),旷场实验中排便粒数减少(t=2.877,P=0.008)。与空载组相比,MKP-1下调组糖水偏爱率增高(t=-2.461,P=0.021),强迫游泳不动时间缩短(t=2.434,P=0.023),旷场实验中中心区停留时间比增高(t=-2.33,P=0.029)、直立次数增多(t=-2.485,P=0.021)。差异均有统计学意义(P<0.05)。3.海马组织中MKP-1、P-ERK/ERK、P-p38/p38、P-JNK/JNK、IL-6、IL-1β、TNF-ɑ蛋白的相对表达水平CUMS组较对照组MKP-1(t=4.573,P=0.000)、IL-6(t=3.049,P=0.007)、IL-1β(t=5.165,P=0.000)、TNF-ɑ(t=4.773,P=0.000)及Bax/Bcl-2(t=3.410,P=0.007)蛋白表达水平均升高;P-ERK/ERK(t=4.128,P=0.001)及P-p38/p38(t=4.785,P=0.000)蛋白表达水平均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。而P-JNK/JNK变化不显著(t=0.463,P=0.652)。MKP-1下调组较空载组MKP-1(t=4.804,P=0.000)、IL-6(t=2.806,P=0.0159)、IL-1β(t=6.651,P=0.000)及Bax/Bcl-2(t=6.193,P=0.000)蛋白相对表达水平均降低,P-ERK/ERK(t=18.31,P=0.000)、P-JNK/JNK(t=3.654,P=0.003)及TNF-ɑ(t=3.074,P=0.008)均升高,差异有统计学意义(P<0.05)。而P-p38/p38变化不显著(t=0.496,P=0.629)。4.海马组织中MKP-1 m RNA、IL-6 m RNA、IL-1βm RNA、TNF-ɑm RNA的相对表达水平CUMS组较对照组MKP-1 m RNA(t=6.458,P=0.000),IL-6 m RNA(t=3.633,P=0.004),IL-1βm RNA(t=4.586,P=0.000)及TNF-ɑm RNA(t=6.318,P=0.000)表达水平均升高。MKP-1下调组较空载组MKP-1 m RNA(t=6.458,P=0.000),IL-6 m RNA(t=3.674,P=0.004)及IL-1βm RNA(t=7.079,P=0.000)表达水平降低,而TNF-ɑm RNA(t=1.552,P=0.152)水平无显著差异。5.海马区Iba-1的表达及Iba-1免疫荧光结果CUMS组较对照组海马区CA1区小胶质细胞数量明显增多,即慢性应激后可激活小胶质细胞的活性。MKP-1下调组较空载组CA1区小胶质细胞数量显著减少,说明MKP-1的下调可改善CUMS大鼠海马区小胶质细胞的激活状态。结论1.MKP-1可能通过抑制MAPK通路蛋白的表达激活小胶质细胞,促进海马神经元的凋亡从而参与抑郁症的发生。2.MKP-1基因的下调逆转MAPK通路相关蛋白的表达、小胶质细胞的活性、海马神经元的凋亡从而改善CUMS大鼠的抑郁样行为。3.本研究结果为靶向调节MKP-1及MAPKs信号通路的关键分子治疗抑郁症提供了临床前证据。
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