慢性应激性抑郁样行为发生中眶额叶5-HT2A受体与阿片肽的作用及其对神经可塑性的调节

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抑郁症具有很高的发病率和致残性,给社会和家庭带来了沉重的负担,但对于它的病理生理机制了解还十分有限。针对抑郁症的病因和发生机制,人们提出了多种假说,但每一种假说都是基于单一因素考虑,因而不能充分解释抑郁症的发生和治疗机理。单胺假说,特别是5-羟色胺(serotonin,5-HT)假说,是经典的抑郁症发生假说,现有的抗抑郁药仍以选择性5-羟色胺重摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRIs)为首选药物。尽管基于5-HT的抗抑郁药物能增加突触间隙5-HT量,但并不能取得完全令人满意的治疗效果,表现出抗抑郁效应延迟、停药后易复发,对30-40%的病人没有疗效。目前对于5-HT在抑郁症中的作用,尤其是不同5-HT受体的作用,以及脑内5-HT功能改变是否能直接导致抑郁症仍不明确。前额叶皮质富含大量的5-HT2A受体,药理学研究结果显示,5-HT2A受体参与了抑郁样行为。然而,对于5-HT2A受体在应激性抑郁发生中的变化、作用及其机制并不清楚。研究发现,75%的有效抗抑郁药具有安慰剂的作用。尸检结果发现抑郁自杀患者脑中β-内啡肽缺乏,额叶皮质μ阿片受体密度增加。而抑郁患者使用抗抑郁药治疗或进行电休克疗法后,血浆中的β-内啡肽水平显著升高。在外周或侧脑室注射δ和μ阿片受体激动剂产生抗抑郁样作用,并可反转额叶和海马5-HT含量下降的现象。因此,内源性阿片系统可能涉及抑郁症的发病机制,并可能通过使5-HT释放增多而起抗抑郁样作用。但中枢δ和μ阿片受体在慢性应激性抑郁中的作用及作用机制并不清楚。慢性应激事件会增加人类及啮齿动物患抑郁症的风险,增加药物成瘾的风险。慢性应激性导致单胺递质系统的变化、神经内分泌失衡及炎症反应,同时表现出显著的神经可塑性变化。在中枢神经系统,超过90%的兴奋性突触位于神经元的树突棘上,它是大脑细胞连接和信息加工的场所。树突棘的变化是突触可塑性的重要表现,树突棘的数量、大小和形状的改变与许多精神疾病密切相关,它的动态变化也与神经回路重建有关。慢性应激导致神经元树突棘的密度和突触可塑性变化,往往伴随着抑郁样行为。慢性应激诱导的树突棘减少和突触功能异常的恢复可改善抑郁样行为。因此,研究树突棘的变化是揭开抑郁发生机制的最基本的任务之一。Kalirin-7在树突棘和突触的形成中起关键作用,与谷氨酸受体及突触后致密蛋白PSD95等共存于兴奋性突触的后膜,维持神经元的形态及树突棘的稳定。在培养的锥体神经元激活5-HT2A受体,通过Kalirin7信号途径能一过性的增加树突棘的大小。δ阿片受体激动剂可使脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)mRNA在额叶皮质表达增加,提示阿片肽影响额叶神经可塑性变化。但在慢性应激性抑郁中,眶额叶的树突棘如何变化,以及5-HT2A受体、δ和μ阿片受体是否与神经元树突棘变化有关,其中Kalirin-7的变化与作用等也不清楚。眶额叶(orbitofrontal cortex,OFC)作为前额叶的一个主要亚区,是奖赏通路中的重要结构之一,参与了情绪、学习记忆、认知等对应激敏感的功能。抑郁症患者OFC皮层体积减小,皮质神经元的体积和数目及胶质细胞数目下降。OFC损伤会加重负性情绪。在OFC,慢性皮质酮暴露后锥体神经元树突棘密度下降,但慢性束缚应激使OFC神经元树突分枝增生,而强迫游泳应激使OFC锥体神经元树突棘密度下降。以上结果提示OFC参与慢性应激性抑郁,但对于慢性应激如何影响OFC的神经可塑性变化还了解很少。由此可见,神经可塑性假说可能是其它几种假说的最后整合平台,恢复神经元可塑性变化及突触功能障碍可能是治疗抑郁症的有效策略。而研究神经递质失调与神经元可塑性变化之间的关系及其内在机制,将增强对抑郁症发病机制的认识,有望为开发治疗抑郁症的有效新药提供依据。因此,本研究在成功建立的慢性不可预见性温和应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)模型大鼠中,通过高效液相法和酶联免疫吸附测定法,检测眶额叶的单胺递质水平及阿片肽含量;采用立体定位和微量注射药物的方法,研究5-HT2A受体、δ和μ阿片受体对动物行为的影响;通过蛋白免疫印迹法分析眶额叶5-HT2AR、Kal7及PSD95含量;用高尔基-升汞法对神经元进行染色,分析眶额叶锥体神经元树突及树突棘变化,探讨眶额叶5-HT与其2A受体以及阿片肽在慢性应激性抑郁中的作用,以及是否影响Kal7及结构可塑性而导致行为改变。结果如下:1.与对照组相比,21天CUMS使大鼠体重增长率下降,糖水偏爱指数下降,悬尾测试不动时间延长,旷场测试中的水平穿格次数、竖直次数及中央格停留时间显著减少。CUMS鼠左侧眶额叶5-HT含量无显著下降,多巴胺(dopamine,DA)含量显著降低。2.CUMS鼠左侧眶额叶5-HT2A受体含量与对照组无明显差异。左侧OFC注射5-HT2A/2C受体激动剂DOI,大鼠悬尾不动时间显著高于对照组,体重增长率、糖水偏爱指数、水平穿格次数、竖直次数及中央格停留时间显著减少,出现与CUMS组相似的抑郁样行为。注射5-HT2A受体拮抗剂Ket后则能改善CUMS引起的抑郁样行为表现。3.CUMS组大鼠左侧OFC的脑啡肽含量比正常对照组显著下降,而β-内啡肽含量没有明显差异。S受体激动剂SNC80可反转CUMS导致的抑郁样行为,而μ受体激动剂EM-1部分改善CUMS导致的抑郁样行为。δ受体拮抗剂Nal和μ受体拮抗剂CTAP对正常大鼠行为没有影响。4.CUMS鼠眶额叶给予SNC80后5-HT与DA含量比应激大鼠有显著升高,给予EM-1后5-HT与DA水平并未显著提升。各组间眶额叶NA含量无显著差异。正常对照大鼠眶额叶微量注射Nal和CTAP,单胺递质含量无显著变化。5.CUMS与DOI导致的抑郁样行为伴随着Kal7含量与OFC区树突棘密度降低,树突棘大小、树突总长度和树突分枝没有变化。在CUMS鼠中OFC注射5-HT2A受体拮抗剂Ket、δ受体激动剂SNC80使树突棘密度比单独应激鼠显著增加。综合以上实验结果,得出以下结论:1.CUMS不影响眶额叶区5-HT及其2A受体含量,而可能是通过激活OFC区5-HT2A受体导致抑郁样行为产生。2.CUMS引起眶额叶的脑啡肽含量显著下降,阿片受体激活改善CUMS导致的抑郁样行为,且δ受体激活在CUMS中起着更为重要的作用。3.眶额叶δ受体激活能改善CUMS导致的抑郁样行为可能是通过提高5-HT与DA释放,而μ受体激活可能经其他通路发挥作用。4.抑郁样行为与眶额叶的Kal7和树突棘密度变化有密切关联,5-HT2A受体及δ阿片受体的作用与Kal7和树突棘密度变化有关。综上所述,本研究表明21天CUMS导致抑郁样行为产生,并不影响眶额叶区5-HT及其2A受体含量,而DA及脑啡肽含量显著下降,并可能激活了OFC区5-HT2A受体。5-HT2A受体抑制与阿片受体激活改善CUMS导致的抑郁样行为,反转CUMS引起的Kalirin 7和PSD 95表达降低、神经元树突棘密度减小。这些结果提示眶额叶单胺递质(5-HT和DA)与阿片肽参与了慢性应激性抑郁,并最终使结构可塑性发生变化,而Kal7可能参与树突棘密度的调节。
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