突触可塑性与再可塑性在丙泊酚和小剂量氯胺酮减轻抑郁大鼠电休克学习记忆损伤中的作用及机制研究

发布时间：2020-08-10 14:05

【摘要】：目的研究丙泊酚和小剂量氯胺酮对抑郁大鼠电休克(electroconvulsive therapy,ECS)空间学习记忆功能和长时程增强(long-term potentiation,LTP)的影响,并进一步研究丙泊酚和小剂量氯胺酮对ECS诱发的LTP诱导阈值,N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartic acid receptor,NMDAR)介导的兴奋性突触后场电位(NMDAR-field excitatory postsynaptic potential,fEPSP_(NMDAR))以及NDMAR输入/输出关系(Input/output relation,I/O)的调控作用,以期从突触再可塑性角度阐明ECS学习记忆损伤和麻醉药学习记忆保护效应的内在机制。方法第一部分2~3月龄,体重180~250g健康雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,采用慢性不可预见性轻度应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)建立抑郁模型。随机选取抑郁建模成功的大鼠80只,分为5组(n=16):抑郁组(D组)、抑郁大鼠电休克组(DE组),抑郁大鼠电休克+丙泊酚组(DPE组),抑郁大鼠电休克+小剂量氯胺酮组(DKE组),抑郁大鼠电休克+丙泊酚+小剂量氯胺酮组(DPKE组),另取16只同期饲养的健康雄性SD大鼠作为对照组(C组)。C组为同期饲养的健康雄性SD大鼠,不做任何处理;D组腹腔注射8 ml/kg生理盐水(normal saline,NS)后进行伪ECS处理(电极夹置于大鼠双耳,但不给电刺激处理);DE组腹腔注射8 ml/kg NS后进行ECS处理;DPE组腹腔注射80 mg/kg丙泊酚后行ECS处理;DKE组腹腔注射10 mg/kg氯胺酮后行ECS处理;DPKE组腹腔注射10 mg/kg氯胺酮和80 mg/kg丙泊酚后行ECS处理。上述处理每天一次,持续7天。采用糖水偏好实验和Morris水迷宫分别评价大鼠的抑郁状态和空间学习记忆功能;采用膜片钳技术检测海马Schaffer侧枝-CA1神经通路兴奋性突触后场电位(field excitatory postsynaptic potential,fEPSP)以及高频刺激后LTP诱导情况。第二部分2~3月龄,体重180~250g健康雄性SD大鼠,采用CUMS建立抑郁模型。随机选取抑郁建模成功的大鼠随机分为5组:D组、DE组、DPE组、DKE组、DPKE组。另取同期饲养的健康雄性SD大鼠作为C组。各组处理措施同第一部分。采用western-blot检测海马p-Thr305/306-CaMKⅡα蛋白表达(每组6只大鼠);采用膜片钳技术检测不同刺激强度下海马Schaffer侧枝-CA1神经通路LTD、LTP诱导情况(每个刺激方案脑片计数不少于8片),绘制BCM曲线,分析LTP诱导阈值;应用膜片钳技术检测海马Schaffer侧枝-CA1神经通路PTP诱导情况(每组6只大鼠)。第三部分2~3月龄,体重180~250g健康雄性SD大鼠,采用CUMS建立抑郁模型。选取6只抑郁建模成功的大鼠,制成海马脑片,检测不同电刺激对fEPSP_(NMDAR)的影响。选取30只抑郁建模成功的大鼠制成海马脑片,在脑片0.4 mA电刺激情况下给以不同药物进行灌流(n=6):乳脂肪灌流;丙泊酚灌流;小剂量氯胺酮灌流;小剂量氯胺酮联合丙泊酚灌流;丙泊酚联合bicuculline灌流,应用膜片钳技术检测不同药物灌流前、中、后fEPSP_(NMDAR)的大小。另选取30只抑郁建模成功的大鼠制成海马脑片,随机分为5组(n=6):抑郁大鼠脑片组(D组);抑郁大鼠脑片ECS组(De组);抑郁大鼠脑片ECS+丙泊酚灌流组(Dpe组);抑郁大鼠脑片ECS+小剂量氯胺酮灌流组(Dke组);抑郁大鼠脑片ECS+小剂量氯胺酮+丙泊酚灌流组(Dpke组),另取6只正常大鼠制成海马脑片作为C组。C组、D组分别为正常和抑郁大鼠脑片;De组为抑郁大鼠脑片给以脑片ECS;Dpe,Dke,Dpke组分别为抑郁大鼠脑片进行丙泊酚、小剂量氯胺酮、丙泊酚联合小剂量氯胺酮灌流后给以脑片ECS,待灌流药物洗脱后采用膜片钳技术采用NMDAR I/O。结果第一部分(1)CUMS建模后,与C组比较,D组、DE组、DPE组、DKE组、DPKE组SPP明显降低(P0.05)。经过ECS处理后,与D组比较,DE组,DPE组,DKE组,DPKE组SPP明显升高(P0.05);与DE组比较,DPE组SPP有所下降(P0.05);与DPE组比较,DKE组和DPKE组SPP明显升高(P0.05);DE组、DKE组以及DPKE组间SPP差异无统计学意义(P0.05)。(2)各组大鼠游泳速度未见明显差异(P0.05)。与C组比较,经过CUMS处理的各组逃避潜伏期明显延长,空间探索时间明显缩短(P0.05);与D组比较,DE组、DPE组、DKE组逃避潜伏期明显延长,空间探索时间明显缩短(P0.05);与DE组比较,DPE组、DKE组、DPKE组逃避潜伏期明显缩短,空间探索时间明显延长(P0.05);DPE组、DKE组逃避潜伏期和空间探索时间差异未见统计学意义(P0.05);DPKE组逃避潜伏期明显短于DPE组和DKE组,空间探索时间长于DPE组和DKE组(P0.05)。丙泊酚和氯胺酮保护ECS学习记忆的作用不存在交互相应(P0.05)。(3)与D组比较,DE组、DPE组、DKE组、DPKE组baseline fEPSP明显增加(P0.05);与DE组比较,DPE组baseline fEPSP明显下降(P0.05);DE组、DKE组、DPKE组三组baseline fEPSP差异无统计学意义(P0.05)。(4)与C组比较,经过CUMS处理的各组LTP明显减小(P0.05);与D组比较,DE组、DPE组、DKE组LTP明显减小(P0.05);与DE组比较,DPE组、DKE组、DPKE组LTP明显增大(P0.05);相较于DPE组和DKE组,DPKE组LTP进一步增大(P0.05)。第二部分(1)与C组相比,经过CUMS处理的各组海马p-Thr305/306-CaMKⅡα蛋白表达明显增加(P0.05);与D组比较,DE组、DPE组、DKE组p-Thr305/306-CaMKⅡα蛋白表达明显增加(P0.05);与DE组比较,DPE组,DKE组,DPKE组海马p-Thr305/306-CaMKⅡα蛋白明显减少(P0.05);DPKE组海马p-Thr305/306-CaMKⅡα蛋白表达明显低于DPE组和DKE组(P0.05),与D组蛋白表达差异未见统计学意义(P0.05)。(2)C组突触传递能力由减弱转为增强的刺激点在10~20 Hz之间;D在20 Hz附近;DE组在50~80 Hz之间;DPE组在40~50 Hz之间;DKE组在40~50 Hz之间;DPKE组在20~40 Hz之间。(3)与C组比较,经过CUMS处理的各组PTP明显降低(P0.05);与D组比较,DE组,DPE组,DKE组PTP明显降低(P0.05);与DE组比较,DPE组、DKE组、DPKE组PTP明显增大;DPKE组PTP明显高于DPE组和DKE组(P0.05),但与D组比较,差异未见统计学意义(P0.05)。第三部分(1)随着刺激电量增大,fEPSP_(NMDAR)斜率逐渐增大,在0.4 mA电刺激下,fEPSP_(NMDAR)可以被成功诱发。10%脂肪乳剂灌流对0.4 mA电刺激诱发的fEPSP_(NMDAR)无明显影响(P0.05);20μM丙泊酚和10μM氯胺酮灌流都能明显降低0.4 mA电刺激诱发的fEPSP_(NMDAR)(P0.05);20μM丙泊酚联合10μM氯胺酮灌能够完全抑制0.4 mA电刺激诱发的fEPSP_(NMDAR)(P0.05);50μM GABA_AR阻滞剂bicuculline灌流能够逆转丙泊酚对fEPSP_(NMDAR)的抑制作用(P0.05)。丙泊酚和氯胺酮抑制fEPSP_(NMDAR)的作用不存在交互相应(P0.05)。(2)在脑片ECS模型中,与C组比较,其他各组NMDAR I/O明显减小(P0.05);与D组比较,De组,Dpe组,Dke组NMDAR I/O明显减小(P0.05);与De组比较,Dpe组、Dke组、Dpke组NMDAR I/O明显增大(P0.05);Dpke组NMDAR I/O明显高于Dpe组和Dke组(P0.05),但与D组比较,差异未见统计学意义(P0.05)。结论(1)丙泊酚和小剂量氯胺酮能够调控突触再可塑性,从而影响突触可塑性,减轻抑郁大鼠ECS所致的LTP损伤,保护学习记忆。(2)丙泊酚和小剂量氯胺酮的神经保护效应是通过阻滞ECS所致的NMDAR激活,从而上调NMDAR功能,降低LTP诱导阈值所介导。丙泊酚是通过激动GABA_AR阻滞NMDAR激活。(3)丙泊酚和小剂量氯胺酮在联合使用下能够进一步阻滞ECS所致的NMDAR激活,从而发挥更好的学习记忆保护效应。
【学位授予单位】：重庆医科大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R614
【图文】：

图 1 行为学实验流程图。CUMS：chronic unpredicted mild stress，慢性不可预见性应激于抑郁建模；SPT：sucrose preference test，糖水偏好实验，用于抑郁状态检测；MWM：Mwater maze，Morris 水迷宫，用于空间学习记忆能力检测；ECS：electroconvulsive sho电休克，包括麻醉以及非麻醉情况下的 ECS 处理。Fig. 1 Flow chart of behavior test. CUMS: chronic unpredicted mild stress, which was useconduct the depressive model; SPT: sucrose preference test, which was used to evaluate depressive condition; MWM: Morris water maze, which was used to evaluate spatial learnand memory; ECS: electroconvulsive shock, including ECS with or without anesthetics1.7.1 糖水偏好实验（sucrose preference test，SPT）SPT 通过检测大鼠的快感缺失（抑郁症的核心症状之一）情况以评估大抑郁状态，实施方法参考既往报道进行[56]。首先进行糖水适应训练，在第一个小时，给予每笼大鼠 2 瓶 1%蔗糖水，大鼠自由饮水；在第二个 24 小时，将一瓶糖水替换为无菌纯水。完成糖水适应训练后，在第三个 24 小时进行 SPT施方法如下：所有大鼠禁饮、禁食 23 小时后，给予每笼大鼠一瓶 1%蔗糖水

重庆医科大学博士研究生学位论文大鼠在 ECS 处理后，各组 SPP 差异具有统计学意义（F=17.76，P＜0.05）。与D 组比较，经过 ECS 处理的大鼠（DE 组，DPE 组，DKE 组，DPKE 组）SPP 明显升高（P＜0.05）。与 DE 组比较，DPE 组 SPP 有所下降（P＜0.05），而 DE 组、DKE 组以及 DPKE 组间 SPP 差异无统计学意义（P＞0.05）。与 DPE 组比较，DKE组和 DPKE 组 SPP 明显升高（P＜0.05）。DKE、DPKE 组间 SPP 差异无统计学意义（P＞0.05），见图 2.1。

2.2 各组大鼠 Morris 水迷宫实验检测结果。（图 A）游泳速度；（图 B）逃避潜伏期；（图 C）间探索时间。*与 C 组比较，P＜0.05；#与 D 组比较，P＜0.05；△与 DE 组比较，P＜0.05；%接

本文编号：2788178