慢性应激和氟西汀处理后对大鼠海马及前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1表达的影响

发布时间：2017-12-07 11:12

  本文关键词：慢性应激和氟西汀处理后对大鼠海马及前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1表达的影响

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【摘要】：研究背景：抑郁症是以心境低落、思维迟缓、意志活动减退为主要特征的综合征,是情感性精神障碍中的一种,具有高发病、高复发、高致残的特点。最近的研究表明全球抑郁症的患病率大约是17%。一项从2001至2005年中国四个省1.13亿成年人的流行病学调查显示中国人抑郁症患病率在6%。另外,有研究表明约有25～30%的抑郁症患者有自杀行为,11～19%自杀身亡。WHO的全球疾病负担合作研究指出：预计2020年抑郁症将成为继冠心病后的世界第二大疾病负担源。抑郁症所引起的自杀、社会功能损害和精神残疾给个体、家庭和社会带来沉重的负担。但是,目前抑郁症的发病和治疗机制仍然是不清楚的。过去几十年,关于抑郁症的病因主要集中在单胺能神经递质系统(5-羟色胺和去甲肾上腺素),因此,有关抑郁症治疗的靶单位也主要针对单胺能神经递质系统。目前,人们已经逐渐认识到单胺类神经递质失调学说单独不足以解释抑郁症的发病及抗抑郁药的作用机制。越来越多的证据表明,谷氨酸能神经递质系统对于抑郁症的发生和治疗起着重要作用。目前普遍认为应激刺激在抑郁症的发病过程中起着重要作用,应激通过下丘脑-垂体-肾上腺轴释放的皮质激素对脑的结构和功能造成损害而导致抑郁的发生,在这个过程中,谷氨酸起着重要的中介作用。有研究显示,应激刺激诱导糖皮质激素大量释放,作用于对应的糖皮质激素受体,随后引起谷氨酸神经元大量释放谷氨酸到突触间隙,引起突触间隙谷氨酸瞬间急剧增高。有研究表明,突触间隙过量的谷氨酸产生的神经毒性导致神经胶质细胞和神经元的损害与一些神经精神疾病(包括抑郁症)发生是相关的。由于在突触间隙缺乏特异性代谢酶,其过量的谷氨酸主要通过存在于星形胶质细胞上的谷氨酸转运体进行清除的。目前研究发现,人类细胞外谷氨酸水平被5种亚型的谷氨酸转运体EAAT所调控：EAAT1(啮齿类动物命名为GLAST:谷氨酸转运体),EAAT2(啮齿类动物命名为GLT-1：谷氨酸转运体1),EAAT3(啮齿类动物命名为EAAC21:兴奋性氨基酸载体1),以及EAAT4和EAAT5。其中,GLAST和GLT-1广泛表达于神经胶质细胞膜上,而EAAC1和EAAT4主要分布在神经细胞膜上。EAAT5则主要存在于视网膜的神经细胞和神经胶质细胞膜上。研究显示,GLT-1在海马和前额叶星形胶质细胞的膜表面大量表达,其参与大约90%以上的谷氨酸的摄取和转运。GLT-1将谷氨酸转运到星形胶质细胞中,由谷氨酰胺合成酶(GS)将谷氨酸转化为无毒的谷氨酰胺。来自临床病人和应激抑郁动物模型的研究显示,星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1的表达是改变的。然而通过抑郁症病人尸检和抑郁动物模型的研究发现,两者脑内GLT-1表达水平的变化方向不一致。因此,通过可靠的抑郁动物模型对星形胶质细胞GLT-1在抑郁症的发病和治疗中的作用还需要进一步研究。氟西汀,一种选择性5-HT再摄取抑制剂,是临床最常见的一线抗抑郁药,研究发现,氟西汀使用后可以立即升高突触间隙的5-HT的浓度,然而其抗抑郁的临床疗效却需要数周才能显现,这种不一致显示除了单胺能神经递质系统以外可能还有其他机制涉及氟西汀的临床抗抑郁活动。现有的研究显示谷氨酸能神经递质系统与氟西汀的抗抑郁活动相关,但是,关于星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1是否参与氟西汀的抗抑郁活动,目前国内外尚未曾有研究报道。研究目的：研究CUS应激和氟西汀治疗对实验大鼠海马及前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1表达的影响,拟探讨星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1在抑郁症的发病和治疗中可能的作用机制。研究方法：(1)利用随机数字表将60只SD大鼠随机分为3组：(ⅰ)对照组：空白对照+生理盐水；(ⅱ)CUS组：CUS+生理盐水；(ⅲ)氟西汀组：CUS+氟西汀,每组20只,动物单独接受应激和药物注射,其余时间4-5只一笼喂养。CUS(第36天)和FLX治疗(第65天)后进行糖水偏好和旷场行为实验。行为实验结束后立即将所有大鼠处死。每组动物10只用于免疫组织化学法检测GLT-1的蛋白表达。另外的10只用于GLT-1的蛋白免疫印迹分析。(2)慢性不可预见性应激抑郁模型(CUS)的制备：对CUS组和氟西汀组大鼠进行连续35天,每天2次应激刺激。本实验采用10种不同的应激刺激：鼠笼45°倾斜24 h,潮湿垫料24 h,行为限制2 h,4℃冰水游泳5 min,42℃热水游泳5 min,禁食24 h,禁水24 h,夹尾1 min,鼠笼摇晃15 min,24 h昼夜颠倒。将大鼠分别暴露于这些应激刺激下。同样的刺激不能出现在两个连续的阶段,对照组大鼠不遭受应激。(3)行为学测试：(ⅰ)糖水偏好实验：实验动物禁水12 h后,给予动物事先称量好的两瓶水,一瓶为1%蔗糖溶液,一瓶为动物日常饮用水。一小时后,计算动物的糖水偏好(糖水偏好=糖水消耗/总液体消耗×100%)。(ⅱ)旷场实验：采用WMZ动物运动轨迹记录分析系统(EthoVision 3.0;荷兰)记录并分析大鼠在旷场内10 min的行为活动,主要观测指标为总行程,平均运动速度,直立次数(垂直运动得分,两前爪腾空或攀附墙壁)。(ⅲ)氟西汀治疗：连续28天每天向大鼠腹腔注射氟西汀(10 mg/kg)或等体积的生理盐水。(ⅳ)实验结束后,麻醉大鼠并使用4%多聚甲醛心脏灌注,断头取脑,石蜡包埋切片,通过免疫组织化学法检测实验大鼠海马及前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1表达的改变。(ⅴ)实验结束后,麻醉大鼠断头取海马及前额叶组织,提取总蛋白,测定总蛋白浓度,使用免疫印迹法检测实验大鼠海马及前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1表达的改变。(ⅵ)应用SPSS 17.0软件统计包对数据进行处理。研究结果：(1)CUS后大鼠糖水偏好,体重增长,24 h摄食量,总行程,运动速度,直立次数与对照组比较均有显著下降(P0.01),28天氟西汀治疗后,大鼠的各项行为学指标均显著增加,与对照组比较无统计差异,与CUS组比较差异显著(P0.01)。(2)免疫组织化学分析显示,对照组大鼠海马CAl, CA3和DG区及前额叶的GLT-1表达增加,CUS组大鼠的GLT-1表达下降。而氟西汀组大鼠的GLT-1表达增加。即经过氟西汀治疗后大鼠的海马及前额叶GLT-1表达明显多于应激组大鼠,而与对照组相似。通过总光密度(IOD)对GLT-1表达水平进行量化分析,结果发现三组大鼠海马CAl, CA3和DG区及前额叶GLT-1的表达有着显著性差异(P0.01)。CUS组大鼠海马及前额叶GLT-1的表达明显减少,CA1区(与对照组对比：p0.01,与氟西汀组比较：p0.01),CA3区(与对照组对比：p0.01,与氟西汀组比较：p0.01),DG区(与对照组对比：p0.01,与氟西汀组比较：p0.01),前额叶(与对照组对比：p0.01,与氟西汀组比较：p0.01)。(3)免疫印迹分析显示,对照组,CUS组和氟西汀组大鼠海马及前额叶GLT-1的表达有显著差异(p0.01)。CUS组大鼠海马及前额叶GLT-1的表达明显减少(与对照组对比：p0.01,与氟西汀组比较：p0.01)。而氟西汀组大鼠海马及前额叶GLT-1的表达与对照组相比无显著差异。结论：CUS应激后,实验大鼠的行为及其海马和前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1表达明显改变,而氟西汀的治疗可以逆转CUS大鼠的行为改变,同时上调海马及前额叶星形胶质细胞谷氨酸转运体GLT-1的表达。本研究证明了GLT-1可能参与了氟西汀的抗抑郁活动。进一步支持了GLT-1是一个与抑郁症发病和治疗有关的非常有前景的分子,可能成为未来一个新的治疗抑郁症的药理学靶点。
【学位授予单位】：武汉大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R749.4

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本文编号：1262185