基于全转录组测序的针刺抗抑郁机制研究

发布时间：2019-08-02 15:12

【摘要】：目的抑郁症是一种常见的精神疾病,大量的临床和实验证据表明,多种基因功能及表达量的差异与抑郁症有关,这些基因所形成的复杂调控网络共同参与了抑郁症的发病过程。在对抑郁症的治疗方面,针刺作为一种安全有效的抗抑郁疗法,目前已得到国内外的普遍认可,然而其抗抑郁作用机制尚不清楚。本研究基于团队前期研究基础,采用慢性束缚应激(CRS)建立大鼠模型,从行为学及转录组学水平对抑郁症及针刺抗抑郁作用机制进行探讨。方法48只雄性SD大鼠,随机分为正常对照组、模型组、氟西汀组和针刺组,每组12只。除正常对照组外,其余各组大鼠均接受28d束缚应激,氟西汀组大鼠每日于束缚应激前1h进行氟西汀给药(1.8mg/kg),针刺组大鼠每日于束缚应激前1h进行针刺干预(取穴"百会"、"印堂")。各组大鼠分别于day 0、day 7、day 14、day 21和day 28进行体质量测量、旷场实验和糖水实验测试,观察各组大鼠体质量、水平穿越格数、垂直竖立次数和糖水消耗量的变化,探讨针刺干预对CRS模型大鼠行为学的影响。动物实验结束后,取各组大鼠海马、额叶、垂体,分别提取其总RNA,并将检验合格的RNA根据不同组别、不同组织混样组成12个RNApool样本,通过RNA-seq技术对这12个样本进行全转录组测序,并统计分析各样本转录组表达谱特点及各基因表达量。基于各样本转录组基因表达量,对不同组别、相同组织各样本进行两两比较,统计分析各对样本间显著差异表达基因。对各对样本间显著差异表达基因进行GO、KEGG分析,探讨其参与的主要生物学功能和生物学通路。结果1.实验前,各组大鼠行为学检测均无明显差异(P0.05)。造模后,与正常对照组相比,模型组大鼠体质量、水平穿越格数、垂直竖立次数和糖水消耗量均值均明显降低(P0.01,P0.01,P0.01,P0.01)。与模型组相比,氟西汀组和针刺组大鼠体质量、水平穿越格数、垂直竖立次数和糖水消耗量均值均明显升高(P0.01,p0.01,P0.01,P0.01)。2.通过RNA-seq技术成功构建了各样本的转录组,基因聚类分析显示不同组别下大鼠海马、额叶、垂体中的显著差异表达基因的表达模式发生了显著的变化。3.基于各样本转录组基因表达量,对不同组别、相同组织各样本进行两两比较,通过DEG分析发现,各对样本间均不同程度的存在上、下调差异表达基因,这些基因中部分与已报道的抑郁症研究结果一致,且大部分基因与创伤后应激障碍、精神分裂症、阿尔茨海默病、帕金森病等精神神经疾患相关。4.对各对样本间显著差异表达基因进行GO、KEGG分析发现,各对样本间均不同程度的存在显著性富集GO term和KEGG pathway,其主要包括免疫应答、炎症反应、细胞凋亡、信号转导、氨基酸代谢、脂质代谢、转录等。5.对各对样本间显著差异表达基因及其显著性富集GO term、KEGG pathway进行重叠分析发现,基因、GO term、KEGG在不同组别相同组织和同组别不同组织各对样本间均不同程度的重叠。针刺干预与CRS造模的基因、GOterm、KEGG的重叠程度远高于氟西汀干预与CRS造模。结论1.慢性束缚应激可诱导大鼠出现一系列的抑郁样行为,包括抑制体质量增长,降低自发活动、探索行为水平,加重快感缺乏程度。针刺干预可明显改善以上状况。2.应用RNA-seq技术成功构建了各组大鼠的转录组表达谱,并对其进行质量控制和全基因组定位分析的检验,对本研究的数据进行了严格把控。3.DEG分析发现,各组大鼠海马、额叶和垂体中分别有多种基因显著差异表达,提示CRS造模、氟西汀干预和针刺干预对大鼠基因表达模式产生了不同影响;各对样本间显著差异表达基因重叠分析发现,各对样本交集中存在重叠基因。提示:①CRS诱导的大鼠抑郁样行为与海马、额叶和垂体中的多个重叠基因的显著差异表达有关;②氟西汀干预和针刺干预均可对这些重叠基因在海马、额叶和垂体中的表达产生影响。③在前述重叠基因中,部分基因已被报道或证实与抑郁症和/或其它精神神经疾患(如双向情感障碍,创伤后应激障碍,精神分裂症,自闭症,惊恐症,阿尔茨海默病,帕金森病,多发性硬化症等)有关,这些基因可能是抑郁症和/或其它精神神经疾患发病相关的候选基因,同时也可能是氟西汀/针刺抗抑郁作用于海马、额叶和垂体的有效靶点基因;④抗抑郁有效靶点基因中,氟西汀和针刺干预有共同的靶点基因和各自特殊的靶点基因,针刺总有效靶点基因的数目远远大于氟西汀,本实验结果提示针刺的抗抑郁效应可能更为广泛。4.GO分析发现,各组大鼠海马、额叶中显著下调的差异表达基因均富集得到GO term;垂体中显著上、下调的差异表达基因均富集得到GO term;其中包括显著性富集GO term的存在,提示:显著差异表达基因的功能分别与其显著性富集的GO term相关;各对样本间显著差异表达基因的显著性富集GO term重叠分析发现,各对样本交集中存在重叠GO term。提示:①CRS诱导的大鼠的抑郁样行为与海马、额叶、垂体中显著下调差异表达基因的显著性富集GO term相关,包括炎症反应,对糖皮质激素刺激的应答,免疫应答,RNA聚合酶Ⅱ启动子的转录调控,依赖于DNA的正转录调控,趋化作用,中性粒细胞趋化,基因表达正调控,凋亡负调控等;②针刺干预对CRS诱导的大鼠的抑郁样行为的改善与针刺干预下大鼠海马、额叶、垂体中显著下调差异表达基因的显著性富集GO term相关,包括炎症反应,对糖皮质激素刺激的应答,趋化作用,免疫应答,凋亡负调控,趋化因子活化等。5.KEGG分析发现,各组海马、额叶和垂体显著差异表达基因均富集得到KEGG pathway,包括有显著性富集KEGG pathway存在,提示在CRS造模、氟西汀干预和针刺干预下大鼠海马、额叶、垂体显著差异表达基因所参与的生物学通路分别与其显著性富集的KEGG pathway相关;各对样本间显著差异表达基因的显著性富集KEGG pathway重叠分析发现,分别存在重叠KEGG pathway。提示CRS造模、氟西汀干预和针刺干预下大鼠海马、额叶、垂体中的显著差异表达基因所参与的生物学通路之间分别存在交互效应:①CRS诱导的大鼠的抑郁样行为可能与其影响下的海马、额叶、垂体中的显著下调差异表达基因所参与的Toll样受体通路,胞质DNA传感通路,NOD样受体通路,TNF信号通路等相关;②针刺干预对大鼠抑郁样行为的改善可能与针刺干预下大鼠海马、额叶、垂体显著上调差异表达基因所参与的组氨酸代谢,β-丙氨酸代谢,甘氨酸、丝氨酸与苏氨酸代谢和卟啉与叶绿素代谢有关;与其显著下调差异表达基因所参与的Toll样受体通路,趋化因子信号通路,TNF信号通路,胞质DNA传感通路等也相关;③氟西汀干预和针刺干预下大鼠海马、额叶显著下调差异表达基因均参与Toll样受体通路。需要特别关注的是:氟西汀干预的应答基因分布于Toll样受体通路的下游,而针刺干预的应答基因分布于通路的上、下游;提示我们针刺通过调节此通路上游的起始/启动信号而发挥抗抑郁效应。
【图文】：

逡逑多种与炎症相关疾患的临床离发病率即可见一斑（如图１所示户Ｓ１。逡逑ＥＬｉｉａｄｉｔｉａＢｉＣＺＩＺＳ邋巳－＇邋’—Ｍｓｓｉｅｃｐ．—…：．．Ｈ逡逑Ｐ—．￣￣Ｉ，Ｍ逦、ｒＴ邋Ｉｎｆｅｃｔｉｏｕｓ邋ｍｏｒｔａｌｉｔｙ逦Ｉ邋ｉ邋．ｎｆｅｃｔｉｏｕｓ邋ｍｏｒｔａＵｔｙ逡逑？邋Ａｌａｒｍ逦｜邋ｉ邋Ｉｎ打ａｍｍａ化ｒｙ邋ｃｏｎｄＵｉｏｎｓ邋，邋ｔ邋Ｉｎｆｌａｍｍａｔｏｒｙ邋ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ邋：逡逑Ｐａｔｈｏｇｅｎｓ逦Ｉｆ邋Ａｖｏｉｄａｎｃｅ邋ｊ逦｜邋ｉ邋ＡｕＵ＞ｉｍｍｕｎｉｔｙ逦Ｔ邋Ａｕｔｏｉｍｍｕｎｉｔｙ逡逑＾邋Ｊ邋＼邋＾逡逑如Ｉ~柹辏恚穑�ｇ，逡逑Ｐｒｅｄａｔｏｒｓ邋逦Ｍ逦｜邋？啤ｒｉｅｎｄｓ．邋ｍｉｎｉｍａｌｌｙ逦Ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌ邋ａｎｄ逡逑ｆｉ逦佭。ｂｔ。＂逦ｂＳｂｉ逡逑〔ｏｍｐｅｃｉｆｔｃｓ逦Ｌ邋－－邋逦逦逡逑巧逦；邋Ｅｖｏｔｕｔｉｏｎａｉｖ逡逑图１人类进化中的炎症偏倚Ｉ＂＇逡逑３应激向炎症的转化逡逑慢性／持续性也理性拉激对机体是一种危险信号，也是众多疾病的重要诱发因素之逡逑一。研究表明，当大脑感知到应激源，机体即启动的生理和行为反应，导致适应负荷的逡逑产生ｆＷ，若适应负荷反复累积就可造成神经、内分泌和免疫应激介质的过度暴露，进而逡逑导致抑郁症、创伤后应激障碍等多种与炎症相关疾患的发生ｔｉｓ’ｉｗｉｌ。然而，在这些疾病逡逑（如抑郁症）的病理演化过稍郑�

本文编号：2522195