BDNF与proBDNF及kalirin-7在慢性应激性抑郁发生中的作用及其对神经可塑性的调控机制

发布时间：2017-11-06 02:21

  本文关键词：BDNF与proBDNF及kalirin-7在慢性应激性抑郁发生中的作用及其对神经可塑性的调控机制

  更多相关文章： 应激 抑郁症 神经可塑性 树突棘 proBDNF

【摘要】：抑郁症的发病率逐年升高,而其发生机制尚不十分清楚。对于抑郁症的研究,先后提出了单胺类递质失调、谷氨酸及其受体失调等学说,但仍不能完全解释抑郁发生的机制。基于临床发现抑郁患者相关脑区体积变化,以及有关神经可塑性的大量研究结果,抑郁症发生的神经可塑性假说逐渐形成,且被较为广泛的接受。实验研究证明,急性和慢性应激导致动物产生抑郁样行为学表现的同时,均伴有相关脑区神经功能与结构的可塑性变化,但不同应激会引起不同的神经反应过程。慢性不可预见性温和应激动物抑郁模型在抑郁发病机制及抗抑郁药物疗效的研究中广泛使用,并证明是一种理想的动物模型。然而,以往关于慢性应激性抑郁发生的研究均更多的关注了3-8周应激结束后的神经可塑性变化的结果,对慢性应激过程中神经功能与结构的变化过程及机制缺乏研究。 海马既是参与情感、情绪调节的重要脑区,也是应激反应最为重要的脑区之一,应激又能使海马功能与结构发生变化,因而成为研究抑郁发生最受关注的脑区。但同样,目前对慢性应激过程中海马结构和功能可塑性变化的过程及机制相关报道很少。 树突棘的形态、结构及数目的变化是神经元回路建立和重建的基础,与突触的形成及其传递效能密切相关。Kalirin-7是提高树突棘数量,调节突触形成的少数几种主要蛋白质之一,近些年来在神经可塑性研究中受到高度重视。已有的研究表明,急、慢性应激均可引起树突棘密度的变化,而kalirin-7是否参与应激的这种效应尚不清楚。脑源性神经营养因子(Brain derived neurotrophic factor,BDNF)是重要的神经营养因子,大量研究表明,BDNF参与了应激性抑郁的发生,而其前体proBDNF的作用与BDNF的神经保护功能截然相反。但BDNF在应激性抑郁发生中的作用机制尚不清楚,proBDNF是否参与了应激导致的神经可塑性变化也未有研究。BDNF和proBDNF及kalirin-7均与神经可塑性调控密切相关,但BDNF或／和proBDNF与kalirin-7的关系,尤其在应激性抑郁发生中的相互关系更鲜有报道。研究这一问题,对于认识慢性应激性抑郁发生过程,理解其发生的神经可塑性机制,揭示神经功能可塑性变化与结构可塑性变化之间的内在联系具有重要意义。 本研究通过建立慢性不可预见性温和应激模型(Chronic unpredicted mild stress, CUMS),利用行为学、组织化学、在体电生理学及蛋白免疫印迹检测等实验方法,试图揭示慢性应激性抑郁发生过程中的神经可塑性变化历程,以及应激性抑郁发生中,BDNF、proBDNF和kalirin-7等相关分子在海马神经元及谷氨酸能突触可塑性变化中的作用及其相互关系,探讨应激性抑郁样行为发生过程中,海马神经元功能与结构可塑性变化的内在机制。 研究结果显示： 1、CUMS诱发抑郁样行为表现的同时,海马BDNF表达下降,kalirin-7表达下降及海马树突棘密度减少,而对proBDNF表达无影响；在CUMS大鼠海马微量注射BDNF可起到抗抑郁样的行为效应,同时kalirin-7表达和树突棘密度回升；正常大鼠海马注射proBDNF可引起类似CUMS诱发的抑郁样行为表现,以及kalirin-7表达和树突棘密度的下降。 2、慢性应激大鼠海马N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor, NMDAR)亚基NR2B (N-methyl-D-aspartate receptor2B)表达不受影响,突触后致密蛋白95(postsynaptic density protein95, PSD95)表达较对照组降低。应激的同时在海马注射BDNF可显著升高NR2B的表达,并反转了CUMS下调PSD95的效应；而正常大鼠海马微量注射proBDNF则导致NR2B和PSD95表达都较正常对照组显著下降。 3、CUMS的第二周(14天),动物表现出部分非典型的抑郁样行为变化,同时海马CA3-CA1谷氨酸能突触基础传递功能下降(input-output曲线的右移),高频诱导LTP (Long-term Potentiation)增强；此时,BDNF和proBDNF的表达量均达到最低,但BDNF/proBDNF比值与对照组相比并无显著性差异,而磷酸化NMDA受体NR1亚基磷酸化(p-NR1)较对照组显著升高,树突棘密度、kalirin-7和NR2B的表达均未见显著性变化。 4、应激三周后(21天),动物表现出糖水偏爱率下降和悬尾不动时间增加等典型的抑郁样行为,海马kalirin-7表达显著下降,锥体神经元树突棘密度显著降低；海马CA3-CA1突触基础传递功能下降,高频诱导LTP受到抑制。此时,BDNF(?)proBDNF表达较14天组都有所回升,但BDNF仍显著低于对照组,而proBDNF和对照组无显著性差异,因此,BDNF/proBDNF比值显著低于对照组。同时,PSD95表达也表现出显著下降,而NR2B仍未见显著性变化,p-NR1较对照组依然显著升高。 5、在慢性应激过程中,调节BDNF重要的胞外裂解酶plasmin的组织纤溶酶原激活物(tissue plasminogen activator,tPA)随着应激时间增加而升高,其变化并没有表现出与BDNF和proBDNF的变化相吻合。 由此得出结论： 1、BDNFproBDNF均参与了CUMS导致的神经可塑性变化。在应激性抑郁样行为发生中,单纯BDNF或proBDNF的含量变化不足以维持或改变海马锥体神经元树突棘的变化,而BDNF与proBDNF的比值可能在应激性抑郁发生中神经元可塑性变化中起着关键性作用。tPA不是调控BDNF与proBDNF比值的关键分子。 2、慢性应激使BDNF与proBDNF比值降低,kalirin-7表达下降,是导致树突棘减少的主要原因。kalirin-7、NR1、NR2B和PSD95共同参与了BDNF/proBDNF对海马谷氨酸能突触的调节。但BDNF和proBDNF与NMDA受体亚基之间具体的作用关系复杂,还有待进一步研究。 3、在慢性应激诱发抑郁的过程中,应激首先引起海马功能可塑性的变化,其次才发生结构可塑性变化和典型的抑郁样行为学表现。 4、应激2周,引起突触基础传递功能降低、LTP增强,除与BDNF降低有关外,LTP的增强可能与p-NR1表达代偿性的升高,kalirin-7和NR2B表达不变,及proBDNF表达的下降均有关。 5、应激3周,由于BNDF与proBDNF比值下降,导致kalirin-7表达下降,PSD95表达下降,树突棘密度也下降,并进一步表现出突触功能的降低,最终导致动物出现明显的抑郁样行为学表现。 可见,CUMS导致动物产生典型的抑郁样行为表现,及神经可塑性变化的过程中,首先是海马CA3-CA1突触功能可塑性变化,随后才引起是结构可塑性变化,结构变化进一步影响功能,最终导致行为显著改变。BDNF/proBDNF比值对海马谷氨酸能突触的可塑性调节与kalirin-7、NR1、NR2B和PSD95的变化均有关。BDNF和proBDNF的平衡对调控kalirin-7的表达十分重要,kalirin-7在慢性应激引起的神经可塑性变化中扮演着重要角色。
【学位授予单位】：陕西师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：R749.4

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 王慧;陈旦;伍校琼;黄菊芳;罗学港;;proBDNF对培养的海马神经元存活的影响及其机制[J];中南大学学报(医学版);2007年05期

2 乔卉;安书成;徐畅;;BDNF与抑郁症的研究现状及进展[J];生理科学进展;2011年03期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 罗洁;丙泊酚调整抑郁大鼠电休克治疗效应及减轻其学习记忆损害的突触可塑性机制[D];重庆医科大学;2011年

，

本文编号：1146926