【摘 要】
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研究背景抑郁症是一种常见的精神障碍疾病,多认为是由遗传、心理及环境等因素引起,主要表现为显著而持久的心境低落、快感缺失、兴趣减退等。据世界卫生组织（WHO）预测,在未来两年内,抑郁症或将成为全球致残的首要原因。目前,已有大量研究探索抑郁症发病机制,提出了多种假说,但其具体机制仍不清楚。近年来,有学者提出“微生物-肠-脑轴”可能在抑郁症的发病中具有重要作用。肠道,作为机体最大最直接的外环境,其内栖居
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研究背景抑郁症是一种常见的精神障碍疾病,多认为是由遗传、心理及环境等因素引起,主要表现为显著而持久的心境低落、快感缺失、兴趣减退等。据世界卫生组织（WHO）预测,在未来两年内,抑郁症或将成为全球致残的首要原因。目前,已有大量研究探索抑郁症发病机制,提出了多种假说,但其具体机制仍不清楚。近年来,有学者提出“微生物-肠-脑轴”可能在抑郁症的发病中具有重要作用。肠道,作为机体最大最直接的外环境,其内栖居数量庞大、种类复杂的微生物,是微生物和宿主发生相互作用的重要介质。已有研究提出微生物可能通过影响色氨酸代谢、机体免疫、HPA轴等而对宿主脑功能及行为进行调控。这些研究大都聚焦于微生物和脑区的改变,对于肠道的研究甚少,因此,我们采用高通量检测技术对肠道改变及肠道微生物代谢特征进行描述,有利于更好理解“微生物-肠-脑轴”在抑郁致病中的作用,为抑郁症研究提供新的思路。目的1.基于慢性不可预知轻度刺激（CUMS）模型,通过蛋白质组学的方法观察应激后小肠蛋白表型改变,分析差异蛋白功能,进一步验证关键分子,解析抑郁发病过程中的肠道分子及功能变化特征。2.基于慢性社会挫败刺激（CSDS）模型,通过微生物多样性检测、非靶向代谢组学及脂质组学方法对应激后肠道微生物构成及宿主结肠变化进行关联性分析,以期寻找到在抑郁发病中的关键分子机制,为“微生物-肠-脑轴”提供新线索。方法1.构建CUMS模型大鼠,根据抑郁相关行为学指标评估模型效果;利用iTRAQ技术分析及鉴定应激后实验组大鼠和对照组大鼠小肠的差异蛋白质;对差异蛋白进行GO功能注释和KEGG通路富集分析;利用RT-qPCR和WB技术验证生物信息分析筛选出的小肠差异蛋白;ELISA技术检测小肠、血清和下丘脑的细胞因子水平。2.构建CSDS模型小鼠,联合16S rRNA测序及非靶向GC-MS代谢组学对应激后小鼠结肠内粪便的分子代谢特征进行描述,筛选差异菌群和差异粪便代谢物;利用LC-MS脂质组学比较应激后小鼠结肠的脂质分子变化,筛选差异脂质;对差异菌群、差异粪便代谢物和差异脂质分子进行关联性分析,找出微生物与宿主相互影响的关键分子,探索微生物与宿主的潜在联系。结果1.（1）CUMS组大鼠表现出典型的抑郁样和焦虑样行为:体重增长缓慢、糖水偏好减低、强迫游泳实验的不动时间增加、旷场实验的中心区域活动距离及其百分比均减低,说明CUMS模型构建成功;（2）基于iTRAQ发现CUMS组和对照组大鼠的小肠组织共有349种差异蛋白,其中209种蛋白下调,140种蛋白上调;（3）基于GO分析发现差异蛋白主要涉及的生物过程是蛋白复合物组装,主要为SNARE复合物,其涉及到的成员有SNAP23、VAMP3和VAMP8;基于KEGG通路分析发现蛋白质的消化和吸收通路排在首位,与氨基酸代谢相关;（4）与对照组相比,CUMS组大鼠小肠中的Snap23、Vamp3和Vamp8在基因水平显著上调,而在蛋白水平中只有VAMP3和VAMP8显著上调;（5）与对照组相比,CUMS大鼠小肠中的TNFα、IL6和IL1β均显著上调,而TNFα在下丘脑及血清中均显著下调,IL1β在血清中下调。2.（1）完成CSDS造模后,与对照组相比,实验组小鼠表现出典型的抑郁样行为和焦虑样行为:交互行为减少（根据交互比分出抑郁和抵抗组小鼠）、强迫游泳实验的不动时间增加、旷场实验的中心区域活动距离及其百分比、中心区域活动时间及进入次数均减低,但糖水偏好、高架十字及悬尾实验无差异;（2）16S rRNA测序发现抑郁组小鼠的肠道菌群中放线菌门下调,拟杆菌门上调;PICRUSt功能预测分析显示肠道菌群的代谢功能有改变;（3）粪便GC-MS代谢组学共发现20个差异代谢物,通路分析提示脂质代谢改变居首位;（4）结肠LC-MS脂质组学共发现36个差异脂质分子,分别属于甘油磷脂类、甘油脂类和鞘脂类;（5）Spearman相关分析结果发现,差异菌群、粪便代谢物及结肠脂质与小鼠抑郁样和焦虑样行为显著相关。结论本研究对肠道的系统研究发现CUMS刺激可影响小肠SNARE介导的免疫应答、同时调节中枢和外周的细胞因子;CSDS模型中,我们发现差异菌群、粪便代谢物及结肠脂质与小鼠抑郁样和焦虑样行为显著相关,猜想肠道菌群可能系通过调节粪便代谢物和宿主结肠中的脂质分子来影响小鼠的抑郁样和焦虑样行为,这可能是微生物-宿主实现双向调控的潜在机制。本研究为深入研究“微生物-肠-脑轴”在抑郁症发病机制中的作用提供了新线索。
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