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第一部分Maresin1对CUS抑郁模型小鼠行为学的作用目的:Maresin1作为最新发现的一种脂质介质,被证实具有强大的抗炎及减轻炎症所致神经元、突触可塑性受损的作用,但该药物是否具有抗抑郁作用尚不清楚。本研究以慢性不可预见性应激(Chronic unpredictable stress,CUS)抑郁模型小鼠为实验对象,旨在探讨Maresin1对抑郁症的治疗效果,为寻找新的抗抑郁手段提供一定理论依据。方法:从重庆医科大学购买雄性C57BL/6J小鼠,4-6周龄,适应性喂养1周。适应环境后,测量所有小鼠糖水偏好基线,剔除对糖水无偏好的小鼠。将剩余小鼠按照随机数字法,随机分为正常对照组(Control group,n=40)、CUS模型组(CUS group,n=127)。在实验期间,Control组小鼠正常饲养,5只/笼,严格按照适应性喂养环境、饮水和食物供给,仅糖水测试当天单笼测试。CUS组小鼠给予单笼、孤养饲养,进行为期5周的CUS干预。干预结束后,根据糖水消耗百分比及悬尾测试结果,筛选出成模小鼠50只。抑郁模型小鼠随机分为CUS模型+PBS组(CUS/PBS group,n=25)、CUS模型+Maresin1组(CUS/Ma R1 group,n=25)。CUS/Ma R1组小鼠腹腔内注射(ip)Maresin1 5ug/kg/日,隔日用药,持续给药28天;CUS/PBS组小鼠在相同时间接受腹腔注射同等剂量PBS溶液。每周末对各组小鼠进行体重及糖水消耗百分比测定;Maresin1干预结束后对各组小鼠进行悬尾实验、旷场测试、糖水偏好实验,结合多种行为学评估方法判定小鼠的焦虑样、抑郁样行为,综合评价Maresin1干预的抗抑郁效果。结果:(1)体重测定结果显示:CUS诱导抑郁模型过程中,CUS组小鼠的体重增长显著慢于Control组(P<0.001)。腹腔注射Maresin1期间,CUS/Ma R1组、CUS/PBS组小鼠体重均显著性低于Control组(P<0.001),且CUS/Ma R1组、CUS/PBS组小鼠体重没有显著性差异(P=0.257)。(2)糖水偏好实验结果显示:CUS模型组小鼠糖水偏好百分显著低于对照组小鼠的糖水偏好百分比(P<0.01)。Maresin1干预4周末,各组间糖水偏好百分比存在显著性差异(F=3.003,P=0.038),CUS/PBS组小鼠糖水偏好百分比均显著低于Control组(P=0.007)及CUS/Ma R1组(P=0.032),CUS+Mar1组小鼠的糖水偏好百分比与对照组无显著性差异(P=0.75)。(3)悬尾实验结果显示:与对照组小鼠相比,经历5周CUS应激小鼠不动时间显著增加,相应的其挣扎时间显著减少(P=0.028)。CUS/Ma R1组小鼠悬尾实验的不动时间较CUS/PBS组小鼠有减少趋势,相反,其挣扎时间有增高趋势,但无统计学意义(P=0.231)。CUS/PBS组小鼠悬尾实验中的不动时间显著多于Control组(P<0.05)。(4)旷场实验结果显示:与Control组相比,CUS/PBS组(P<0.001)及CUS/Ma R1(P=0.001)小鼠在旷场实验中在中心区域移动距离均显著减少。CUS/Ma R1组总活动距离(P=0.04)以及外周活动距离(P=0.024)显著高于CUS/PBS组,但均显著低于Control组小鼠总活动距离(P<0.05)。CUS/Ma R1组及CUS/PBS组在中心区域停留时间无统计学差异(P=0.453)。结论:(1)CUS干预导致小鼠体重增长减缓,糖水偏好降低,悬尾测试中不动时间增加,呈现抑郁样行为。(2)Maresin1治疗部分改善了CUS抑郁症模型小鼠的抑郁样行为及旷场实验中的运动距离,但对CUS干预所致的体重增长减缓及焦虑样行为优势不足。第二部分基于[18F]DPA-714 PET动态监测神经胶质细胞在CUS诱导抑郁发生过程中的作用目的:小胶质细胞激活是抑郁症重要的病理生理改变之一,18KDa转运蛋白(Translocator,TSPO)被广泛认为是小胶质细胞激活的标志物。本研究旨在通过[18F]DPA-714 PET动态扫描以及多时点海马区域小胶质细胞、星形胶质细胞以及两者表达TSPO的变化来监测CUS诱导抑郁发生过程中神经炎症以及神经胶质细胞的动态变化,以明确[18F]DPA-714 PET的临床转化价值。方法:实验动物同第一部分。CUS应激组中随机抽选6只小鼠在CUS应激前、CUS应激2周、CUS应激4周、CUS应激5周等多个时间点进行[18F]DPA-714 PET扫描,利用PET重建方案进行图像重建,采用PMOD image analysis software以及小鼠MRI模块对小鼠全脑及各脑区[18F]DPA-714标准化摄取值(Standard uptake value,SUV)计算,分析统计比较在CUS诱导抑郁发生过程中小鼠全脑及与情绪密切相关脑区[18F]DPA-714 SUV的变化。此外,在CUS应激2周以及CUS应激5周这两个时间点,随机抽取Control组以及CUS模型组8只小鼠进行安乐死,随机抽取3只老鼠进行石蜡切片制作,采用免疫荧光双标技术对对海马区域TSPO+/Iba+、TSPO+/GFAP+免疫荧光染色及小胶质细胞TUNEL染色,采用细胞计数软件分别对海马区域以及各海马亚区Iba+小胶质细胞、GFAP+星形胶质细胞、TSPO+/Iba+细胞、TSPO+/GFAP+细胞、TUNEL标记小胶质细胞数量进行统计,Image J软件对小胶质细胞形态进行分析。各组随机选取5只小鼠,采用荧光定量PCR技术对海马区域IL-1β、IL-18、IL-4及NLRP3进行半定量分析,动态呈现CUS诱导过程中大脑神经炎症的变化。结果:(1)CUS干预2周后,小鼠全脑及多个脑区[18F]DPA-714标准摄取量(SUV)呈现显著上升(P<0.05),但是在该时间点左侧杏仁核[18F]DPA-714 SUV却呈现下降趋势,其变化与其余脑区变化相反。CUS干预4周后,小鼠大脑及各脑区[18F]DPA-714 SUV与基线水平无显著性差异(P>0.05)。CUS干预5周后,小鼠全脑及多个脑区[18F]DPA-714SUV呈现进一步下降,显著低于基线[18F]DPA-714 SUV(P<0.05)。CUS应激5周结束时,小鼠大脑[18F]DPA-714摄取量变化最大的前几位脑区分别是:脑干、中脑灰质、杏仁核、上下丘、小脑、海马。(2)CUS诱导抑郁发生各时间点小鼠海马及各亚区TSPO/Iba-1免疫荧光双标染色结果:CUS应激2周和5周后小鼠海马区域Iba-1+细胞的数量均出现了显著下降,且可能呈时间依赖式减少(p Control,CUS-2W=0.008,P Control,CUS-5W<0.001,P CUS-2W,CUS-5W<0.001)。其中,海马CA1亚区内Iba-1+细胞的数量变化趋势与整个海马Iba-1+细胞的数量变化趋势一致(P Control,CUS-2W<0.001,P Control,CUS-5W<0.001,P CUS-2W,CUS-5W<0.001)。海马CA2/CA3亚区,CUS-5W组小鼠Iba-1+细胞的数量显著低于Control组和CUS-2W组小鼠Iba-1+细胞的数量(P Control,CUS-5W=0.032,P CUS-2W,CUS-5W=0.006)。但在海马DG区,CUS组Iba-1+细胞数量与Control组无显著性差异。CUS应激2周或5周后小鼠海马区域TSPO+细胞数量均出现了显著下降(P<0.001)。CUS应激组小鼠TSPO+细胞的数量在海马CA1(P Control,CUS-2W=0.002,P Control,CUS-5W=0.002)和海马DG亚区(P<0.001)显著少于Control组。但在海马CA2/CA3亚区,各组TSPO+细胞的数量无统计学差异。CUS应激组小鼠海马区域TSPO+/Iba-1+细胞数量均出现了时间依赖式显著下降(P Control,CUS-2W<0.001,P Control,CUS-5W<0.001,P CUS-2W,CUS-5W<0.001),其变化趋势与海马区域Iba-1+细胞数量变化一致。其中,海马CA1亚区内TSPO+/Iba-1+细胞数量变化趋势与整个海马TSPO+/Iba+细胞数量变化一致。我们只发现CUS-5W组小鼠CA2/CA3(P=0.013)及DG(P=0.003)亚区TSPO+/Iba-1+细胞的数量显著低于Control组。(3)CUS诱导抑郁发生各时间点小鼠海马区域小胶质细胞形态学变化以及TUNEL标记小胶质细胞染色结果:在经历CUS应激后小鼠海马区域小胶质细胞形态发生改变,小胶质细胞胞体体积缩小(P Control,CUS-2W=0.025,P Control,CUS-5W=0.001),突起长度变短(P Control,CUS-2W=0.039,P Control,CUS-5W=0.011),分支变少。CUS-2W组海马区域发生凋亡的小胶质细胞数量显著高于Control组(P=0.001),但是CUS-5W组海马区域发生凋亡的小胶质细胞数量与Control组之间的差异无统计学意义(P>0.05)。(4)CUS诱导抑郁发生各时间点小鼠海马神经炎症变化结果:CUS应激后小鼠大脑海马区域IL-1β(P Control,CUS-2W=0.028,P Control,CUS-5W=0.013)、IL-18(P Control,CUS-2W=0.002,P Control,CUS-5W<0.001)RNA水平表达呈现降低。抗炎细胞因子IL-4在CUS应激2周后呈现表达增加,但随着应激的进展呈现下降趋势(P Control,CUS-2W<0.001,P Control,CUS-5W=0.185)。CUS应激5周后海马区域与IL-1β和IL-18分泌密切相关的NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NLRP3)的表达也显著降低。(5)CUS诱导抑郁发生各时间点小鼠海马及各亚区TSPO/GFAP免疫荧光双标染色结果:在CUS应激2周后海马区域GFAP+星形胶质细胞数量显著增加(P=0.042),其中以海马CA2/CA3亚区增加为主(P=0.001),然而在CUS应激5周后海马区域GFAP+星形胶质细胞数量与对照组无显著性差异(P=0.072)。但是,与Control组相比,仅CUS-5W组海马TSPO+/GFAP+细胞数量显著升高(P=0.042)。结论:(1)CUS诱导抑郁发生过程中,小鼠大脑[18F]DPA-714 SUV呈现先升后降、倒置“V”形状图的动态变化,其中,海马区域[18F]DPA-714SUV是变化显著的脑区之一。(2)CUS干预导致小鼠海马区域小胶质细胞以及表达TSPO的小胶质细胞数量均可能呈现时间依赖式下降,其中海马CA1区变化最为突出。CUS干预导致小鼠海马区域小胶质细胞形态发生变化,呈现胞体缩小、突起变短、分支变少的形状,其中应激导致小胶质细胞凋亡增加可能是小胶质细胞丢失的原因。(3)CUS干预导致小鼠海马区域IL-1β、IL-18及NLRP3的RNA表达水平显著降低,仅在CUS应激2周后小鼠海马区域IL-4的RNA表达水平升高。CUS干预可能导致小鼠海马区域出现低炎症水平。(4)CUS干预早期导致小鼠海马区域星形胶质细胞以及表达TSPO的星形胶质细胞数量显著上升,其中海马CA2/CA3亚区变化最为突出。(5)小胶质细胞丢失和星形胶质细胞早期激活共同导致了CUS诱导抑郁过程中小鼠海马区域[18F]DPA-714 SUV以及细胞因子的动态变化。第三部分基于[18F]DPA-714 PET动态探索Maresin1改善CUS抑郁模型小鼠抑郁样行为的作用机理目的:[18F]DPA-714 PET能灵敏、有效评估CUS诱导抑郁发生过程中大脑神经胶质细胞状态及神经炎症水平变化。本研究旨在基于第二部分[18F]DPA-714 PET/CT、免疫荧光、分子生物学等多模态动态评估模式探索Maresin1改善CUS抑郁模型小鼠抑郁样行为的作用机理,为寻找新的治疗抑郁症的靶点提供理论依据。方法:实验动物同第一部分。Mareisn1治疗组随机抽选5只小鼠在Maresin1治疗前、Maresin1治疗2周和4周后等多个时间点进行[18F]DPA-714 PET扫描,分析统计比较在Maresin1治疗期间小鼠全脑及与情绪密切相关脑区[18F]DPA-714 SUV的变化。此外,在Mareisn1治疗2周和4周后这两个时间点,各组随机抽取8只小鼠进行安乐死,随机抽取3只老鼠进行石蜡切片制作,采用免疫荧光双标技术对海马区域TSPO/Iba、TSPO/GFAP免疫荧光染色,采用细胞计数软件分别对海马区域以及各海马亚区Iba+小胶质细胞、GFAP+星形胶质细胞、TSPO+/Iba+细胞、TSPO+/GFAP+细胞的数量进行统计。各组剩余5只小鼠,采用Western blot(WB)及荧光定量PCR技术对海马区域TSPO、IL-1β、IL-18、IL-4及NLRP3进行半定量分析,动态呈现Maresin1治疗后海马区域神经炎症及TSPO的变化。结果:(1)与治疗前相比,Maresin1治疗后2周及4周后全脑及多个脑区脑区[18F]DPA-714 SUV均显著上升,而且治疗后2周上升幅度更大。CUS治疗4周结束时,小鼠大脑[18F]DPA-714摄取量变化最大的前几位脑区分别是:脑干、上丘、中脑、中央灰质、海马。(2)Maresin1治疗后海马TSPO/Iba-1免疫荧光双标染色结果:在Maresin1治疗2周后,我们发现:与正常对照Control组比,CUS/PBS-2W组(P<0.001)以及CUS/Ma R1-2W组(P=0.007)小鼠海马区域Iba-1+细胞数量仍显著减少,但Maresin1治疗组小鼠海马区域Iba-1+细胞数量显著高于PBS治疗组(P=0.003)。此外,我们还观察到在该时间点,抑郁模型组海马区域TSPO+细胞数量(P CUS/PBS-2W,Control<0.001,P CUS/Ma R1-2W,Control=0.006)以及TSPO+/Iba-1+细胞数量(P CUS/PBS-2W,Control<0.001,PCUS/Ma R1-2W,Control=0.001)均显著低于Control组。但是CUS/Ma R1-2W组海马区域TSPO+细胞数量(P=0.0341)以及TSPO+/Iba-1+细胞数(P=0.0341)均显著高于CUS/PBS-2W组。在Maresin1治疗4周后,CUS/Ma R1-4W组小鼠海马区域Iba-1+细胞数量显著高于Control组(P<0.001)和CUS/PBS-4W组(P<0.001),而且CUS/PBS-4W组小鼠海马区域Iba-1+细胞数量较Control组仍有减少趋势。此外,我们发现,CUS/Ma R1-4W组小鼠海马区域TSPO+细胞数量(P<0.001)以及TSPO+/Iba-1+细胞数量(P<0.001)均显著高于Control组和CUS/PBS-4W组,但是CUS/PBS-4W组小鼠海马区域TSPO+细胞数量(P<0.001)和TSPO+/Iba-1+细胞数量(P=0.01)仍显著低于Control组。(3)Maresin1治疗后海马TSPO/GFAP免疫荧光双标染色结果:在Maresin1治疗2周后,我们发现,与Control组相比,CUS/PBS-2W组以及CUS/Ma R1-2W组小鼠海马区域GFAP+星形胶质细胞数量增多,但仅发现CUS/PBS-2W组与Control组之间的差异具有统计学意义(P=0.029)。在Maresin1治疗4周后,CUS/Ma R1组小鼠海马区域GFAP+星形胶质细胞数量低于正常对照组(P=0.029)和CUS/PBS组(P=0.051),而CUS/PBS组鼠海马区域GFAP+星形胶质细胞数量仍高于正常组(P=0.001)。此外,我们发现CUS/Ma R1-2W组小鼠海马TSPO+/GFAP+细胞数量与Control组和CUS/PBS-2W组均无统计学意义,但是CUS/PBS-2W组小鼠海马TSPO+/GFAP+细胞数量均显著低于Control组(P=0.008)。Maresin1治疗4周后,CUS/PBS-4W组小鼠海马TSPO+/GFAP+细胞数量显著低于Control组(P=0.003)和CUS/Ma R1-4W组(P=0.045)。(4)Maresin1治疗后海马区域TSPO及炎症水平变化:我们发现Maresin1治疗2周后,CUS/Ma R1-2W组(P=0.032)和CUS/PBS-2W组(P=0.001)小鼠海马区域IL-1βRNA表达水平仍显著低于Control组,但是CUS/Ma R1-2W组IL-1βRNA表达水平显著高于CUS/PBS-2W组(P=0.043);Maresin1治疗后4周,CUS/Ma R1-4W组(P=0.009)和CUS/PBS-4W组(P=0.015)小鼠海马区域IL-1βRNA表达仍显著低于Control组,但三组海马区域IL-1β蛋白表达水平无显著差异。与此同时,我们发现Maresin1治疗后海马区域IL-18基因表达水平变化趋势与IL-1β基因表达水平变化一致。此外,我们发现4周Maresin1治疗后,CUS/Ma R1-4W组小鼠海马区域IL-4RNA表达显著高于CUS/PBS-4W组(P=0.011),但与Control组仅存在升高趋势(P=0.085),而且CUS/Ma R1-4W组小鼠海马区域IL-4蛋白表达水平显著高于CUS/PBS-4W组(P<0.001)以及Control组(P=0.013)。再者,CUS/Ma R1-2W组及CUS/PBS-2W组小鼠海马区域TSPO基因表达显著低于Control组(P<0.001),但在4周Maresin1治疗后,CUS/Ma R1-4W组小鼠海马区域TSPO RNA表达水平高于Control组(P=0.017),而且CUS/Ma R1-4W组小鼠海马区域TSPO蛋白表达水平显著高于CUS/PBS-4W组(P<0.001)以及Control组(P=0.054)。IL-1β与IL-18的分泌与NLRP3密切相关,经2周Maresin1治疗后,CUS/Ma R1-2W组及Control组小鼠海马区域NLRP3 RNA表达水平显著低于CUS/PBS-2W组(P<0.001),但在4周Maresin1治疗后,CUS/Ma R1-4W,CUS/PBS-4W组及Control海马区域NLRP3 RNA表达水平均无显著性差异。结论:(1)Maresin1治疗逆转了CUS干预导致了大脑多个区域[18F]DPA-714摄取量的降低。摄取量变化最大的前几位脑区依次是:脑干、中脑灰质、杏仁核、上下丘、小脑、海马。(2)Maresin1治疗后大脑海马区域的小胶质细胞数量、TSPO细胞数量以及表达TSPO的小胶质细胞数量呈“时间依赖性”升高,逆转了CUS所致的小胶质细胞丢失。在Maresin1治疗4周这一时间点,海马区域小胶质细胞数量、TSPO细胞数量、以及表达TSPO的小胶质细胞数量表达较正常组增加。(3)Maresin1治疗后小鼠海马区域星形胶质细胞数量呈现下降趋势(4)Maresin1促进海马区域IL-4以及TSPO表达增加,治疗早期部分逆转了CUS所致的低炎症水平。(5)Maresin1可能具有促进失衡的神经胶质细胞、神经炎症恢复平衡的作用。