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目的:目前临床上常用的经典抗抑郁药,因其较长的起效时间或较多的不良反应,远不能满足临床治疗需求。氯胺酮的快速抗抑郁作用为快速抗抑郁药的研究提供了新方向。研究表明,脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor,BDNF)及其受体在氯胺酮的抗抑郁机制中发挥作用。异氟烷作为一种挥发性麻醉剂,早在上世纪80年代,已被临床报道具有明显的抗抑郁效用。有研究表明在健康小鼠中,异氟烷能够激活BDNF的受体酪氨酸激酶B(the tyrosine receptor kinase B,Trk B),产生一定的抗抑郁样作用,但其对Trk B的激活不依赖于BDNF的含量增加,这与氯胺酮的作用有所不同。此外,氯胺酮能够在短时间内提高健康小鼠脑中树突棘的密度,而异氟烷在健康小鼠不能产生同样的作用,并且这一结果未在抑郁疾病模型上得到验证。本课题旨在建立慢性不可预知温和刺激(chronic unpredictable mild stimulation,CUMS)抑郁模型小鼠的基础上,探究异氟烷是否具有快速的抗抑郁作用,并进一步探究BDNF/Trk B及其下游信号通路在异氟烷抗抑郁研究中的作用,为快速抗抑郁药的研发提供新的研究方向和数据支持。方法:1.四个周慢性不可预知温和刺激建立抑郁动物模型,通过行为学测试进行抑郁样小鼠的筛选:糖水偏好测试(sucrose preference test,SPT),新奇环境抑制进食测试(novelty-suppressed feeding test,NSFT)和强迫游泳测试(forced swim test,FST)。2.课题组成:第一部分:探究异氟烷对CUMS模型小鼠的抗抑郁作用。主要应用行为学测试和免疫印迹法(western blot,WB)来评价动物在行为学和蛋白分子水平上的变化。第二部分:应用Trk B受体抑制剂K252a预处理,观察异氟烷的抗抑郁作用在行为学及蛋白水平上的变化。第三部分:应用高尔基银染法(Golgi Staining)观察异氟烷对海马和前额叶皮层中的锥体神经元的树突棘密度的影响。3.实验分组:第一部分:空白对照组(Control),阴性对照组(CUMS)、阳性对照氯胺酮组(ketamine,KET)、异氟烷组(ISO,包括两组:麻醉治疗结束当天进行实验为ISO0d,麻醉治疗结束后第三天进行实验为ISO3d)。第二部分,将抑郁小鼠分为阴性对照组(CUMS),异氟烷组(ISO),异氟烷+抑制剂K252a组(ISO+K252a)。第三部分:将接受异氟烷麻醉治疗的实验动物分为当天组(ISO0d),第三天组(ISO3d),第七天组(ISO7d)。结果:1.经过4周的CUMS成功建立抑郁动物模型。与阴性对照CUMS组小鼠相比,异氟烷能显著提高抑郁小鼠的糖水偏好度(p<0.01),并能缩短在NSFT中的摄食延迟时间(p<0.001)和在FST中的不动时间(p<0.01)。取海马和前额叶皮层进行免疫印迹实验发现,与阴性对照CUMS组小鼠相比,异氟烷在给药后2 h能提高HC和PFC中的m BDNF和pro BDNF水平(p<0.05),并且能够显著提高Trk B、蛋白激酶B(Akt)和哺乳动物雷帕霉素靶标蛋白(m TOR)(p<0.01)的磷酸化水平。2.BDNF受体Trk B抑制剂K252a取消了异氟烷对抑郁小鼠行为缺陷的逆转作用。WB实验结果发现K252a能够明显抑制HC和PFC中Trk B和Akt的磷酸化(p<0.01);对于m TOR,K252a仅能显著降低PFC中的磷酸化(p<0.001),对于HC中的磷酸化水平没有影响。3.异氟烷提高海马和腹内侧前额叶皮层(medial prefrontal cortex,m PFC)中锥体神经元的树突棘密度。高尔基染色数据表明,与阴性对照CUMS组小鼠相比,异氟烷并没有迅速提高海马脑区的树突棘密度,仅提高了m PFC中的树突棘密度(p<0.001)。给药后第三天、第七天进行的Golgi Staining得到的数据发现,异氟烷能提高两个脑区中的树突棘密度(p<0.05)。结论:1.异氟烷具有快速的抗抑郁作用(给药后2 h),能恢复CUMS造模引起的行为缺陷。并且能够提高海马(HC)和前额叶皮层(PFC)中BDNF水平,促进Trk B、Akt和m TOR的磷酸化。2.应用K252a,发现异氟烷的行为学改善效用消失,异氟烷促进Trk B、Akt和m TOR磷酸化的效用亦被K252a抑制。这提示我们,BDNF/Trk B信号通路参与异氟烷的快速抗抑郁机制中。3.异氟烷能够提高海马和腹内侧前额叶皮层的树突棘密度,表明其对于神经元可塑性有一定的调节作用。