跑步锻炼对抑郁症模型大鼠内侧前额叶皮质内少突胶质细胞作用的研究

发布时间：2020-07-01 06:34

【摘要】：第一部分跑步锻炼对CUS抑郁症模型大鼠行为学的作用及对其内侧前额叶皮质体积的影响目的:虽然跑步锻炼被证实可以预防或缓解抑郁症的发生和发展,但其治疗效果仍存在争议,并且其抗抑郁作用的结构基础也不明确。内侧前额叶皮质(MPFC)为抑郁症受累的主要脑区之一,多项研究表明抑郁症患者存在MPFC的体积缩小。因此,本研究主要探讨跑步锻炼对慢性不可预知性应激(CUS)抑郁症模型大鼠的行为学及MPFC体积的作用。方法:选取6-8周龄的雄性SD大鼠,适应性喂养2周后,随机分为正常对照组(Non-stressed group,n=23)、CUS模型组(n=113)。对CUS模型组大鼠进行为期5周的CUS干预后根据糖水偏好结果筛选出成模大鼠37只,随机分为CUS模型对照组(Stressed group,n=17)以及CUS干预+跑步组(Stressed+running group,n=20)。给予Stressed+running组大鼠为期6周的跑台跑步锻炼干预:每天20 min,每周5天;第一周时,起始跑步速度为10 m/min,以后每天增加2 m/min直到增加至20 m/min,接下来5周的跑步速度均为20 m/min。在整个实验过程中,Non-stressd组大鼠于正常环境下饲养,除行为学测试外,均为4-5只/笼;Stressd组及Stressd+running组大鼠为孤笼喂养模式。每周同一时间称取各组大鼠的体质量,每周同一时间对各组大鼠进行糖水偏好测试以评价大鼠的快感缺失水平。跑步锻炼结束后对各组大鼠进行高架十字迷宫测试,以检测大鼠的焦虑样行为。在行为学检测结束后,每组随机选取5只大鼠,麻醉后给予4%多聚甲醛经心脏灌注固定,分离出大脑组织。每只大鼠随机抽取一侧大脑半球,于梯度浓度的蔗糖水脱水,OCT包埋剂包埋后于冰冻切片机中沿冠状面切取60μm厚的连续切片,按照1/6的体视学抽样分数对含有MPFC结构的组织进行等距随机抽样,最终获得6组含有MPFC结构的连续等距切片。随机抽取一组等距切片,平铺于载玻片晾干后进行焦油紫尼氏染色,光学显微镜下运用细胞构筑法勾画MPFC边界,并运用体视学卡瓦列里原理对各组大鼠的MPFC体积进行测算。结果:1、体质量:CUS干预前,Non-stressed组大鼠与CUS模型组大鼠之间的体质量无显著性差异;但从CUS干预第一周末起至5周的CUS干预结束,CUS模型组大鼠的体质量均显著性低于Non-stressed组大鼠(p0.01);从跑步锻炼干预开始到干预结束,Stressed组大鼠及Stressed+running组大鼠的体质量均显著低于Non-stressed组大鼠(p0.01),而Stressed组大鼠及Stressed+running组大鼠之间的体质量无显著性差异。2、糖水偏好测试:在本研究中,CUS干预前,Non-stressed组大鼠与CUS模型组大鼠糖水偏好百分比无显著性差异;在经过5周的CUS干预后,CUS模型组大鼠的糖水偏好百分比显著性低于Non-stressed组大鼠(p0.01)。在经历6周的跑步锻炼干预后,Stressed组大鼠的糖水偏好百分比显著性低于Non-stressed组大鼠(p0.01),而Stressed+running组大鼠的糖水偏好则得到了显著改善,其糖水偏好百分比显著性高于Stressed组大鼠(p0.01),Non-stressed组大鼠和Stressed+running组大鼠的糖水偏好百分比没有显著性差异。3、高架十字迷宫测试结果:Non-stressed组、Stressed组及Stressed+running组大鼠在5分钟内的进入开臂次数、开臂活动时间、进入闭臂次数、闭臂活动时间、进臂总次数、进开臂次数百分比以及开臂活动时间百分比均无显著性差异。4、体视学测算MPFC体积的结果:跑步锻炼后,Stressed组大鼠的MPFC体积显著小于Non-stressed组大鼠(p0.05),而Stressed+running组大鼠的MPFC体积显著大于Stressed组大鼠(p0.01),Non-stressed组大鼠和Stressed+running组大鼠之间的MPFC体积则无显著性差异。结论:1、6周的跑台跑步锻炼可以显著改善CUS抑郁症模型大鼠的抑郁样行为,但对高架十字迷宫检测的焦虑样行为没有任何影响。2、体视学精确定量研究证实CUS诱导的抑郁症模型大鼠的MPFC体积存在显著性减小。3.6周的跑台跑步锻炼对CUS诱导的抑郁症模型大鼠的MPFC体积具有积极的保护作用。第二部分跑步锻炼对CUS抑郁症模型大鼠内侧前额叶皮质内少突胶质细胞的影响目的:跑步锻炼被证实可以预防抑郁症的发生或缓解抑郁症的发展,但其作用的细胞机制尚不明确。本研究主要探讨跑步锻炼对CUS抑郁症模型大鼠MPFC内少突胶质细胞的作用,为跑步锻炼的抗抑郁作用提供实验室证据。方法:从第一部分获得的含有MPFC的连续等距切片中,随机抽取两组分别进行NG2(标记少突胶质前体细胞)及CNPase(标记成熟阶段的少突胶质细胞)的免疫组织化学染色,运用光学分合法分别对MPFC内的NG2+及CNPase+细胞进行计数。再随机抽取一组等距切片,按1/2的抽样分数再次抽样,得到最终抽样分数为1/12的等距切片2组,分别进行Olig2/NG2双标(其中Olig2标记少突胶质细胞系)及MBP(标记髓鞘形成细胞及髓鞘)的免疫荧光染色,免疫共聚焦显微镜拍照后分别计数各组大鼠MPFC单位面积内Olig2+、NG2+及Olig2+/NG2+的细胞数量,用Image-Pro Plus software 5.0定量MPFC内MBP的荧光强度值。然后,从第一部分的大鼠中每组大鼠再随机选取8只,麻醉后断颈剥离出大脑组织,于冰上迅速分离出MPFC组织,结果:1、三组大鼠MPFC内CNPase+细胞的体视学计数结果:跑步锻炼后,Stressed组大鼠MPFC内CNPase+细胞的总数目较Non-stressed组大鼠显著性下降(p0.05),而Stressed+running组大鼠MPFC内CNPase+细胞的总数目则较Stressed组大鼠显著性增加(p0.05),Stressed+running组大鼠及Non-stressed组大鼠之间MPFC内CNPase+细胞的总数目则无显著性差异。2、三组大鼠MPFC内CNPase蛋白表达水平的Western blot检测结果:Stressed组大鼠MPFC内CNPase的蛋白表水平较Non-stressed组大鼠显著性下降(p0.01),而Stressed+running组大鼠MPFC内CNPase的蛋白表达水平较Stressed组大鼠显著性增加(p0.01),Stressed+running组大鼠与Non-stressed组大鼠之间MPFC内CNPase的蛋白表达水平则没有显著性差异。3、三组大鼠MPFC内MBP的免疫荧光染色结果:Stressed组大鼠MPFC内MBP的荧光强度显著性低于Non-stressed组大鼠(p0.01),而Stressed+running组大鼠MPFC内MBP的荧光强度则较Stressed组大鼠显著性增加(p0.05),Stressed+running组大鼠与Non-stressed组大鼠之间MPFC内MBP的荧光强度则没有明显差异。4、三组大鼠MPFC内MBP蛋白表达水平的Western blot检测结果:Stressed组大鼠MPFC内MBP的蛋白表达水平较Non-stressed组大鼠显著性下降(p0.01),而Stressed+running组大鼠MPFC内MBP的蛋白表达水平较Stressed组大鼠显著性增加(p0.05),Stressed+running组大鼠与Non-stressed组大鼠之间MPFC内MBP的蛋白表达水平则没有显著性差异。5、三组大鼠MPFC内NG2+细胞的体视学计数结果:三组大鼠MPFC内NG2+细胞总数目无显著性差异。6、Olig2、NG2免疫荧光双标染色结果:Stressed组大鼠MPFC内单位面积内Olig2+细胞的数量较Non-stressed组大鼠显著性下降(p0.05),而Stressed+running组大鼠MPFC单位面积内Olig2+细胞的数量较Stressed组大鼠显著性增加(p0.05),Stressed+running组大鼠与Non-stressed组大鼠之间MPFC单位面积内Olig2+细胞的数量则没有显著性差异;Stressed组大鼠MPFC内Olig2+/NG2+细胞占Olig2+细胞的比例较Non-stressed组大鼠显著性升高(p0.05),而Stressed+running组大鼠MPFC内Olig2+/NG2+细胞占Olig2+细胞的比例则较Stressed组大鼠显著性下降(p0.05),Non-stressed组与Stressed+running组大鼠之间MPFC内Olig2+/NG2+细胞占Olig2+细胞的比例则没有显著性差异;三组大鼠间MPFC单位面积内NG2+细胞、Olig2+/NG2+细胞的数量以及Olig2+/NG2+细胞占NG2+细胞的比例均无显著性差异。7、三组大鼠MPFC内Olig2、NG2蛋白表达水平的Western blot检测结果:Stressed组大鼠MPFC内Olig2的蛋白表水平较Non-stressed组大鼠显著性下降(p0.01),而Stressed+running组大鼠MPFC内Olig2的蛋白表达水平较Stressed组大鼠显著性增加(p0.05),Stressed+running组大鼠与Non-stressed组大鼠之间MPFC内Olig2的蛋白表达水平无显著性差异。三组大鼠间NG2的蛋白表达水平无显著性差异。结论:1、CUS抑郁症模型大鼠MPFC内存在成熟阶段少突胶质细胞数量的减少及髓鞘形成能力的下降。2、6周的跑步锻炼可能是通过促进少突胶质细胞的分化及髓鞘形成来减轻抑郁症模型大鼠MPFC内少突胶质细胞的病理改变,而对抑郁症模型大鼠MPFC内少突胶质细胞的增殖作用不明显。3、跑步锻炼对MPFC内少突胶质细胞的积极作用可能是其抗抑郁治疗的重要细胞机制之一。
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.4;R-332
【图文】：

体质量,大鼠,标准差

36图 1.4 大鼠的体质量变化（均数 ± 标准差）。a 为 Non-stressed 组大鼠与 CUS 模型组大鼠的基线体重及 CUS 干预阶段的体质量变化；b 为跑步锻炼干预阶段 Non-stressed 组大鼠、Stressed 组大鼠及 Stressed + running 组的体质量变化。**表示 Stressed 组大鼠及 Stressed +running 组大鼠的体质量与 Non-stressed 组大鼠相比，p < 0.01。Fig 1.4 The body mass changes of the rats (mean ±SD). a: The baseline body mass of thenon-stressed group rats and the CUS group rats and the body mass changes during the CUSintervention phase of both group rats. b: The body mass changes during the phase of runningexercise of the non-stressed group rats, stressed group rats and stressed + running group rats.** indicates p < 0.01, when the body mass of Stressed group rats and Stressed + running grouprats are compared with that of Non-stressed group rats.

糖水,大鼠,百分比,标准差

37图 1.5 各组大鼠不同阶段的糖水偏好百分比（均数±标准差）。a 为 Non-stressed 组大鼠与CUS 模型组大鼠的糖水偏好基线及 CUS 干预后的糖水偏好百分比；b 为跑步锻炼干预前及干预后 Non-stressed 组大鼠、Stressed 组大鼠及 Stressed + running 组的糖水偏好百分比。**表示，p < 0.01。Fig 1.5 The sucrose preference of each group rats at different stages (mean ±SD). a: Thebaseline sucrose preference and the sucrose preference after CUS of the non-stressed grouprats and the CUS group rats. b: The sucrose preference before running exercise and afterrunning exercise of the non-stressed group rats, stressed group rats and stressed + runninggroup rats. ** indicates p < 0.01.

【参考文献】