慢性应激诱导抑郁样和抑郁抵抗小鼠在伏隔核中mRNA和miRNA表达谱的变化

发布时间：2020-03-27 18:28

【摘要】：目的:慢性应激与缺乏奖励可能是导致抑郁症的主要因素,然而大多数个体经历慢性应激后并没有遭受重度抑郁症的困扰,即对慢性应激有抵抗性。应激引起的抑郁和抑郁抵抗机制在脑奖赏回路伏隔核中还不清楚,本课题是探究抑郁样小鼠和抑郁抵抗样小鼠在特定脑区伏隔核中mRNA和miRNA表达谱的变化,构建mRNA和miRNA之间的调控网络图,通过调控网络图去分析神经元细胞结构和功能病理变化背后的表观遗传机制。方法:首先,小鼠经慢性不可预知的温和应激(Chronic unpredicted mild stress,CUMS)诱导产生抑郁样和抑郁抵抗样小鼠。根据蔗糖偏好(SPT)、Y型迷宫(Y-maze)、强迫游泳(FST)行为学方法判定。第二,对挑选出的抑郁样和抑郁抵抗样小鼠以及对照组小鼠进行伏隔核双侧伏隔核取材和中RNA提纯。第三,通过高通量测序技术检测了抑郁样小鼠和对照组小鼠以及抑郁抵抗样小鼠和对照组小鼠伏隔核中mRNA和miRNA表达谱的变化。第四,运用生物信息学对m RNA以及miRNA表达谱进行分析,采用Noiseq软件包分析用于筛选对照组与抑郁样小鼠和对照组与抑郁抵抗样小鼠组中差异表达的基因(Different expression gene,DEG),我们筛选的DEG的标准是大于1.5倍的变化的mRNA和miRNA组中的差异表达基因。第五,运用KEGG pathway数据库进行聚类分析,通过KEGG pathway数据库分析差异表达基因中富集的代谢途径或信号传导途径。第六,通过三个靶基因预测数据库(Targetscan、RNA22和miRDB)进行差异表达的miRNA的靶基因预测,构建与差异表达的m RNA之间的网络调控图。最后运用qRT-PCR实验、双荧光素酶报告来验证二代测序的结果。结果:5-羟色胺能、多巴胺能突触、MAPK信号通路、钙离子信号通路以及吗啡成瘾等信号通路的降低,cAMP信号通路、氨基酸代谢、PI3K-Akt信号通路的上调与抑郁样小鼠的病理状态有关。而突触小泡周期和尼古丁成瘾以及谷氨酸能突触、蛋白质的消化与吸收等信号通路的下调,细胞因子-细胞因子受体信号转导、钙离子信号通路以及络氨酸基的代谢等信号通路之间的上调与抑郁抵抗样小鼠行为有关。小RNA高通量测序分析表明,有些差异表达的miRNA只存在在抑郁抵抗样小鼠组中,如miR142a-3p、miR-98-3p、miR-935、miR873-5p等,还有一些miRNA在抑郁样和抑郁抵抗样小鼠的表达是相反的结果,如let-7c-2-3p、miR-199a-3p、miR-199b-3p、miR-202-5p、miR-224-5p、miR-3074-5p、miR-3105-5p、miR-34b-3p、miR-34b-5p、miR-669c-5p、miR-7019-3p、miR-466c-3p和miR-551b-3p,它们在抑郁样行为小鼠组的表达量是下降的,而在抑郁抵抗样小鼠组的表达量上升。结论:伏隔核中5-羟色胺能、多巴胺能突触、PI3K-Akt/MAPK信号通路的损害可能导致了抑郁样行为,这些信号通路的上调则与抑郁抵抗样有关;而miRNA分析表明mi RNA在抑郁样小鼠和抑郁抵抗样小鼠体内的表达量的不同可能是导致这两种行为不同的重要基因;最后通过联合分析mRNA和miRNA并使用不同实验方法获得的一致结果,从而验证了我们的发现和结论。
【图文】：

图注,小鼠,白色图,蓝色

M 臂中停留时间与总臂停留时间的比率明显降低，抑郁抵抗样小鼠（n=12）则没有明显变化；图1C 表示强迫游泳不动时间，与对照组相比（n=5），抑郁样行为组小鼠（n=5）强迫游泳后 5min 不动的时间明显增加，而抑郁抵抗样行为组小鼠（n=5）没有明显变化。以上数据表明，我们成功诱导小鼠呈现抑郁样行为和抑郁抵抗样行为。通过高通量测序我们已经分析了在伏隔核中 CUMS-Depression 和对照组以及 CUMS-Resilience和对照组中 mRNA 和 miRNA 的表达水平。图 1 慢性不可预知温和应激诱导小鼠表现出抑郁样、抑郁抵抗样行为注：A）图显示了 SPT 值（%）在抑郁样（蓝色图注），抑郁抵抗样（红色图注）和对照组小鼠（白色图注）中 CUMS 诱导前后 SPT 值的变化；B）图表示在 M 臂停留的时间在 Y-maze 测试中，其中抑郁样（蓝色图注），抑郁抵抗样（红色图注）和对照组小鼠（白色图注）中 CUMS诱导前后 M 臂的比值变化。C）图表示强迫游泳后 5 min 不动的时间，抑郁样（蓝色图注），抑郁抵抗样（红色图注）和对照组小鼠（白色图注）变化。***表示 p＜0.001

长度分布,小RNA,文库,长度分布

19图 2 对照组、抑郁样和抑郁抵抗样小鼠小RNA文库中所测RNA得长度分布所有高于 18 个核苷酸的高质量干净读数都被映射到小鼠基因组。根据它们的生物发生和注释将基因组匹配的读段分成不同类别的小 RNA 如图 3。每个文库中最丰富的 RNA 类别是 miRNA。高质量的 mRNA 和 miRNA 测序数据被用于进一步分析
【学位授予单位】：青岛大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.4

【参考文献】