HMGB1在慢性应激致动物抑郁样行为中的机制研究

发布时间：2020-05-13 22:48

【摘要】：抑郁症是一种全球性的神经精神类疾病,主要的症状有情绪低落、丧失兴趣和快感、精力减少和注意力不集中等。到目前为止,传统治疗药物已经应用于临床,但遗憾的是并非所有患者都能从经典治疗中恢复正常,并且不少患者缓解的主要是情绪状态,而认知等症状(如注意力和执行功能)依然残留。因此有大量的研究仍致力于探索其潜在发病机制。最近发现:激活的免疫系统所产生的过度炎性细胞因子在某些抑郁症的发病机制中起重要作用。高迁移率族蛋白B1(HMGB1)是一种晚期炎症因子。这种属于损伤相关分子模式(DAMPs)的因子在一些情绪和认知功能障碍中发挥着重要作用,而且我们前面也已证明:HMGB1在急性免疫激活诱导的抑郁样行为的发病机制中具有一定作用。同时我们前期和其他一些实验室还发现:由某些早期炎性因子如肿瘤坏死因子α(TNF-α)激活的犬尿氨酸代谢通路(KP),通过影响抑郁症主要的神经递质5-羟色胺(5-HT)的原料色氨酸(Trp)的代谢而成为抑郁症新的重要机制之一。基于以上,本研究主要通过体外与体内实验的结合,进一步探究HMGB1在慢性应激诱导的抑郁症中的作用,并在此基础上探讨其具体机制(即与KP的关系)。动物实验中:我们通过四周的慢性不可预测轻度应激(CUMS)建立动物抑郁模型。用糖水偏爱实验、悬尾实验以及Barnes迷宫实验来检测模型是否成功建立。接着,我们通过逆转录聚合酶链式反应(RT-PCR)和蛋白质印迹法(western-blot)或酶联免疫吸附剂测定法(ELISA)分别测定KP中关键酶的基因转录和中枢、外周HMGB1蛋白的表达量。使用超高效液相色谱-质谱联用法(UHPLC-MS/MS)来测定中枢海马中KP的限速酶吲哚胺-2,3-双加氧酶(IDO)的活性,这是通过分别测定该酶两端代谢物:犬尿氨酸(KYN)以及色氨酸(Trp)的量的比值来反映。我们还使用两种HMGB1抑制剂丙酮酸乙酯(EP,40 mg/kg)和甘草酸(GZA,20 mg/kg)来进行阻断,检测其对小鼠抑郁行为以及KP的影响。细胞实验我们主要通过海马脑片培养来完成,以再次直接佐证动物实验的结果。最后,我们还使用免疫荧光方法检测海马中的小胶质细胞标记物IBA1,星形胶质细胞标记物GFAP和神经元标记物NeuN,以探究CUMS小鼠中HMGB1的来源,并用小胶质细胞活性的抑制剂——米诺环素(minocycline,30 mg/kg),来观察哪种细胞在其中发挥更为重要的作用。实验结果显示:CUMS成功诱导动物出现抑郁样的行为,具体表现为:糖水偏爱分数降低,悬尾不动时间延长以及空间记忆和学习能力下降。伴随抑郁行为结果,海马和血清中的HMGB1蛋白浓度在四周慢性应激之后显著增加;调节HMGB1乙酰化的组蛋白去乙酰化酶(SIRT1)的浓度也明显升高;在应激后的海马和用脂多糖(LPS)处理的脑片中,KP的限速酶IDO的信使核糖核酸(mRNA)表达和酶活性水平,均出现上调;同时KP中其他的重要酶:犬尿氨酸单加氧酶(KMO)和犬尿氨酸酶(KYNU)的mRNA,也在体内和体外实验中增加。该通路的另外两种酶,3-羟基邻氨基苯甲酸3,4-双加氧酶(3-HAO)和犬尿氨酸氨基转移酶2(KAT2)的mRNA并没有显著改变。用EP拮抗后,降低了HMGB1和SIRT1蛋白表达,缓解了KP中重要酶升高的发展趋势,从而改善了动物抑郁样的行为。同样运用HMGB1的另一种抑制剂GZA,也在体内与体外实验中得到相似的结果。另外我们通过免疫荧光实验发现:经过四周CUMS处理后,海马HMBG1的主动释放主要来源于小胶质细胞和神经元,并且运用小胶质细胞活性的抑制剂——米诺环素——可以抑制上述二者细胞的释放,这表明小胶质细胞在CUMS诱导HMGB1释放过程中发挥着重要作用。综上所述:在慢性应激中,来源于小胶和神经元的HMGB1,通过激活犬尿氨酸代谢通路,是导致动物抑郁样行为的发生的重要机制。
【图文】：

蔗糖,小鼠,行为,糖水

图 1.1 以蔗糖偏爱实验、悬尾实验检测 CUMS 处理后，小鼠的抑郁样行为。CUMS 组小鼠在蔗糖偏爱实验中糖水摄入百分比降低（A），在悬尾实验中不动时间延长（B），而 EP 预处理则几乎可以逆转两者变化趋势。（** p <0.01，，*** p <0.001，n=9）

行为状态,小鼠,糖水,蔗糖

图 1.3 GZA 能够缓解 CUMS 处理后小鼠的抑郁样行为状态。给予 GZA 药物可以缓解 CUMS组小鼠在蔗糖偏爱实验中糖水摄入分数降低（A）和悬尾实验中不动时间延长（B）的两种变化趋势。（* p<0.05，** p<0.01，*** p<0.001，n=7-8）
【学位授予单位】：中国人民解放军海军军医大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R749.4

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