应激致抑郁症小鼠海马CA1脑区的环状RNA表达谱分析

发布时间：2020-04-10 11:51

【摘要】：目的:抑郁症(depression)是一种严重危及人类身心健康的情感性精神疾病。阐明抑郁症发病机制,建立有效的治疗策略始终是抑郁症研究的重要内容,也是神经科学领域热点和难点。抑郁症的病因错综复杂,环境因素和基因的交互作用影响着抑郁症的发生发展。应激,尤其是慢性负性应激是抑郁症发生发展的重要诱发因素。研究证实DNA甲基化、组蛋白修饰、非编码RNA(non-coding RNA,ncRNA)等可通过对特定靶基因表达的表观调控参与抑郁症的发生发展和抗抑郁药物作用发挥。作为一种新型的ncRNA,环状RNA(circular RNA,circRNA)在中枢神经系统中高丰度表达,其表达具有细胞特异性和发育阶段特异性,可作为微小RNA(microRNA,mi RNA)吸附海绵、结合RNA结合蛋白等方式调控靶基因表达,参与神经发育、肿瘤发生、衰老等多种生理或病理生理过程。最新的临床研究的数据表明,抑郁症患者外周血中circRNAs存在差异表达,差异表达的circRNAs可被抗抑郁药物治疗所逆转,提示circRNAs与抑郁症发生发展存在相关性。目前,抑郁症相关脑区circRNA表达是否改变,差异表达的circ RNAs是否参与了抑郁症发生发展等均未见报道。基于此,本课题首次以circRNAs为切入点,通过建立慢性轻度应激(chronic mild stress,CMS)致抑郁症小鼠模型,综合运用行为学、转录组学、生物信息学、分子生物学等技术,旨在:1)探讨CMS致抑郁小鼠海马CA1区mRNA和circRNA的表达变化规律;2)对差异表达的mRNA和circRNA进行生物信息分析,构建circRNA-mi RNA-mRNA互作网络,以期获得新的参与抑郁症发生发展的功能分子,为阐明应激致抑郁症发生机制,开发基于circRNAs的抑郁症治疗药物拓宽思路。方法:1慢性轻度应激致抑郁症小鼠模型的建立50只ICR小鼠适应饲养5 d后,分为对照组和应激组,对照组小鼠正常饲养,应激组小鼠按CMS操作流程进行为期28 d的应激处理(小鼠每天随机进行两种应激处理,应激方式包括:24 h倾斜鼠笼、24 h禁食、24 h禁水、4°C冰水游泳(5 min)、光照过夜、空笼24 h、潮湿垫料24 h、拥挤24 h、束缚2 h、夹尾1 min等。应激结束后,利用糖水偏爱测试(Sucrose preference test,SPT)、强迫游泳测试(Forced swimming test,FST)、开场测试(Open field test,OFT)和新颖抑制摄食测试(Novelty suppressed feeding,NSF)分别评价小鼠抑郁和焦虑行为。CMS造模成功后,小鼠断头取脑,分离海马CA1区组织备用。2基于表达谱芯片的circRNA和mRNA表达变化规律研究分别选取对照组和CMS组小鼠海马CA1区组织样本(n=3),总RNA提取、定量,采用Arraystar表达谱芯片进行circRNA和mRNA表达分析,差异表达的评价标准为fold change≥2或≤-2,P0.05。3基于实时定量PCR的差异表达circRNA和mRNA的再评价为验证芯片数据的可靠性,分别随机选取4种差异表达的circRNA和5种差异表达的mRNA,设计引物,qRT-PCR检测其在对照组与CMS组的表达情况,通过2~(-ΔΔCt)法计算差异倍数。4差异表达的mRNA和circRNA的生物信息学分析对差异表达的mRNA和circRNA母源基因进行GO(Gene ontology)分析和pathway分析,进一步构建circRNA-miRNA-mRNA的互作网络,挖掘circRNA可能的作用机制。结果:1.动物行为学结果显示,与对照组相比,经过28 d CMS处理后,CMS组小鼠表现出显著的抑郁样和焦虑样行为,表现为:SPT测试中糖水偏爱的显著下降(P0.01),FST中的漂浮不动时间显著增加(P0.05);OFT中,中央停留时间(P0.01)显著减少和自发活动显著增加(P0.05),NSF测试中摄食潜伏期显著延长(P0.05)。2.qRT-PCR验证结果提示表达谱芯片数据基本可靠,表达谱芯片数据提示抑郁症小鼠海马CA1区存在circRNA和mRNA的差异表达。与对照组比较,CMS小鼠海马CA1区差异表达的mRNA 448种,差异表达的circRNA 3215种。GO分析结果提示,除了已有研究报道的突触、神经胞体组分、受体等相关功能/基因差异变化外,神经投射、activin受体通路、淋巴细胞迁移等相关mRNA和circRNA母基因存在差异。Pathway分析结果提示甾体生物合成、Hippo通路、TGF-beta通路等相关通路mRNA和circRNA母源基因存在差异,提示上述通路参与抑郁症发生的可能性,其具体功能有待验证。基于circRNA可作为miRNA吸附海绵的作用机制,选取差异表达的circ-SYNDIG1.1和circ DTNB.377进行circRNA-miRNA-mRNA互作网络构建,进一步获得了其可能调控的靶mi RNA及其下游mRNA分子。结论:1.CMS致抑郁症小鼠海马CA1脑区存在mRNA和circRNA的差异表达,其中1845种circRNA表达上调,1370种circRNA表达下调。2.差异表达的mRNA/circRNA经生物信息学分析,获得了其可能发挥作用的下游靶分子/信号通路,为进一步探讨候选circRNA在应激致抑郁症发生中的功能及其分子机制提供了初步实验依据。
【图文】：

22图 2 CMS 能诱发小鼠产生抑郁样行为g.2 CMS-induced significant depressive-like behaviors in minificantly decreased sucrose preference A. without affecting the SPT. B. CMS increased the immobility time C. without ecy to floating D. in the FST. *P<0.05, **P<0.01 versus t=10 -15 per group.

23图 3 CMS 诱发小鼠产生焦虑样行为.3 CMS exposure induced significant anxiety-like behaviors in mMS significantly decreased time spent in the central zone. Bsed the crossing activities in the OFT. C. CMS increased latg. D. without affecting the total feeding in the NSF. *P<0.05, ** the Na ve group. n =10 -15 per group.
【学位授予单位】：河北医科大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.4

【参考文献】

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本文编号：2622189