内源性大麻素系统在抑郁症发生机制中的作用

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研究背景:内源性大麻素系统包括大麻素受体(cannabinoid receptor, CB receptor)、内源性大麻素(endogenous cannabinoids, eCB)和与eCB合成、降解相关的酶类。目前已被证实的内源性大麻素主要有两种:N-花生四烯酸氨基乙醇(Arachidonoylethanolamine, AEA)和2-花生四烯酸甘油(2-AG),它们均具有与天然大麻素四氢大麻酚(THC)极为相似的三维结构。外源性和内源性大麻素都是通过与大麻素受体结合发挥其生物学作用。目前证实体内存在两种大麻素受体:CB1受体和CB2受体。大麻素受体是G蛋白耦联受体,基因克隆研究发现这两种受体有44%的氨基酸序列同源。CB2受体主要分布于外周免疫细胞,如脾脏边缘区、免疫细胞、扁桃体等,CB2功能主要与免疫调节有关。CB1受体主要分布于脑、脊髓和外周神经系统中,脑内CB1受体主要分布于基底神经节(黑质、苍白球、外侧纹状体)、海马CA1区锥体细胞层,小脑和大脑皮层。CB1受体的这种分布可能与大麻素对记忆、认知、运动控制的调节功能有关:此外,在延髓、中脑导水管周围、脊髓后角等疼痛传导径路也有大量CB1受体分布。外周神经系统比中枢神经系统表达的CB1受体量少,它们分散地表达于诸如神经末梢等处,介导神经递质的释放。最近大量的研究数据提示,中枢神经系统内源性大麻素系统信号转导功能的失调有可能是抑郁症产生的原因。伏隔核也称伏核,是基底前脑的一个较大的核团,位于基底核与边缘系统交界处,隔区的外下方,尾壳核的内下方,前方与嗅前核相连,后连接纹状核。伏隔核于周边核团投射关系比较复杂,其纤维联系与边缘系统较为密切,主要接受前脑的传入纤维,包括内侧前额皮质、杏仁核、海马和下丘脑;也接受脑桥区的投射纤维,包括腹侧被盖区、背侧中缝、脑桥网状结构腹侧为腹侧苍白球和嗅结节,是奖赏环路中一个重要的组成部分。最近研究发现,伏核功能的异常可能与兴趣缺失以及抑郁症其他症状的产生相关。研究目的:应用慢性非预期性应激(chronic unpredictable stress,CUS)的小鼠抑郁模型进行研究,探讨伏核区域内源性大麻素系统信号传递的改变是否是引起抑郁行为学改变的基础。研究方法:(1)经过6-8周的慢性非预期性应激(CUS)建立小鼠抑郁模型,同时观察1周的次慢性非预期性应激(sub-CUS)对实验动物的影响。(2)抑郁模型完成后,进行与抑郁症相关的动物行为学实验检测,包括蔗糖水摄入实验、旷场实验、新环境抑制摄食实验和强迫游泳实验。(3)行为学实验完成后,处死动物分离胸腺和肾上腺并称重,评估慢性非预期性应激对免疫系统和下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴功能的影响;取血,应用酶联免疫吸附方法进行血清皮质酮含量测定;取脑并分离纹状体,应用高效液相色谱(HPLC)法对脑组织内AEA和2-AG含量进行测定。(4)动物处死后制备脑片(brain slice),使用电生理设备记录CB1受体介导的神经突触可塑性变化的电生理指标,包括细胞内记录Depolarization-induced suppression of excitation (DSE),细胞外记录长时程抑制(LTD)和Ⅰ型代谢型谷氨酸受体(groupⅠmGluR)激动剂DHPG对场-兴奋性突触后电位(fEPSP)的抑制。(5)在脑片上应用CB1受体激动剂WIN 55,212-2,细胞外记录CB1受体激动剂对场-兴奋性突触后电位(fEPSP)的抑制作用,比较应激组与非应激组之间CB1受体功能是否发生改变。结果:(1)给予慢性非预期性应激6周后,小鼠表现出抑郁样行为学改变,包括摄入蔗糖水绝对量和相对量减少,旷场实验自主活动性降低和中央停留时间缩短,新环境摄食潜伏期延长,强迫游泳实验不动时间延长。而次慢性非预期性应激(给予应激1周)后的动物没有出现明显的行为学改变。(2)在脑片的伏核核心区(Nac core)记录兴奋性突触后电流(EPSCs),在单一使用去极化刺激条件下,无论是通过提高去极化程度(从-80mV到10或20mV)还是延长去极化时间(1s,5s和10s)都无法成功诱导DSE。在细胞外液中加入Ⅰ型mGluR的激动剂DHPG(5μM)后,从-80mV去极化到0mV持续5s可以成功诱导DSE。(3)使用以上方法在伏核核心区域诱导DSE,慢性非预期性应激与对照组相比诱导出DSE的幅度降低,差异有统计学意义,而DSE的持续时间无统计学差异。而次慢性非预期性应激组诱导DSE无论在幅度还是持续时间上与对照组相比都无统计学差异。(4)在伏核核心区域诱导内源性大麻素系统介导的LTD,次慢性非预期性应激组与对照组相比LTD幅度无统计学差异,而慢性非预期性应激影响LTD的形成。(5)应用抗抑郁药氟西汀(Fluoxetine)治疗对于慢性非预期性应激造成的行为学异常和内源性大麻素系统信号的传递受损都有改善作用。结论:研究结果表明,慢性非预期性应激可以导致实验动物抑郁样行为改变和伏核区域eCB/CB1受体介导的信号转导受损,次慢性应激则没有以上作用;应用抗抑郁药物氟西汀可以逆转慢性应激造成的改变。以上结果提示慢性非预期型应激抑郁模型动物伏核区域的内源性大麻素系统信号转导功能受损。意义:研究慢性应激导致的内源性大麻素系统功能异常可以加深我们对抑郁症发病机制的认识,促进抗抑郁治方案的优化,同时为抗抑郁药物的研发提供了新的靶点。研究背景:人类吸食大麻(Cannabinoids,CB)的历史已经有一千多年,大麻中的主要有效成分是四氢大麻酚(THC)。人类应用大麻类物质可以产生精神兴奋、改善抑郁症状的作用,在动物实验中应用大麻类物质以及大麻素受体1(CB1 receptor)激动剂可以产生抗抑郁样作用,而治疗肥胖症的药物CB1受体拮抗剂利莫那班(Rimonabant)在临床实验中则增加患者焦虑和抑郁的发生率。因此,调节内源性大麻素系统(eCB system)的功能有可能是治疗抑郁症的一种新的有效方法。直接的CB1受体激动剂可以增强内源性大麻素系统的功能,但其缺陷是CB1受体激动剂无差别的广泛作用于全部CB1受体。通过选择性的阻断内源性大麻素物质降解而达到增强内源性大麻素系统的功能则可以克服以上缺点,在增强eCB功能的同时保证在正常生理状态下CB1受体激动的部位和持续时间。脑内最主要的两种eCB配体AEA和2-AG分别通过脂肪酰胺水解酶(FAAH)和单酰基甘油脂酶(MAGL)降解。有研究表明FAAH和AEA运输的抑制剂可以对啮齿类动物产生抗焦虑和抗抑郁的作用,然而对MAGL的抑制是否能产生相似的作用仍然未知。研究目的:JZL184是新合成的一种高选择性MAGL抑制剂,可以选择性的抑制脑内MAGL,增加2-AG含量。通过对慢性非预期性应激小鼠长期应用JZL184,探讨对中枢神经系统内MAGL的抑制是否可以产生抗抑郁作用。研究方法:(1)经过6-8周的慢性非预期性刺激(CUS)建立小鼠抑郁模型。(2)抑郁模型完成后,进行相关的动物行为学实验检测,包括旷场实验,新鲜环境抑制摄食实验和强迫游泳实验。(3)用免疫组织化学方法测定各组海马齿状回(DG) BrdU阳性和DCX阳性新生神经元数量。(4)记录DG区域神经突触的基本电生理特征如paired-pluse ratio(PPR), input-output(I/O)relationships,诱导新生神经元依赖性LTP。(5)对小鼠进行条件性位置偏爱(conditioned place preference,CPP)实验,评价治疗剂量下(8mg/kg)小鼠有无对JZL184产生依赖。结果:(1)慢性非预期性应激后小鼠产生抑郁样行为学改变,在体内应用MAGL抑制剂JZL184后产生抗抑郁样行为学效应。(2)慢性非预期性应激后DG区域的BrdU阳性和DCX阳性细胞与对照组相比明显减少,应用JZL184治疗后,新生神经元的数量增加。(3)慢性非预期性应激和JZL治疗对PPR无显著影响。(4)慢性非预期性应激降低I/O曲线的斜率,JZL184治疗后I/O曲线斜率恢复。(5)慢性非预期性应激后,DG新生神经元依赖性LTP受损,经JZL184治疗后LTP得到改善。CUS和JZL184治疗都未影响非新生神经元依赖性LTP。(6)CPP实验表明使用JZL184 8mg/kg的剂量对小鼠无成瘾效应。结论:体内应用MAGL抑制剂JZL184治疗慢性非预期性应激抑郁小鼠产生抗抑郁样效应,并且增加了海马新生神经元数量,增强海马新生神经元依赖的LTP,表明MAGL抑制剂可以通过增加海马神经发生产生抗抑郁作用。
符号说明第6-8页
前言第8-20页
    1 大麻素物质第8-10页
    2 大麻素受体第10-12页
    3 内源性大麻素系统的信号传递第12-13页
    4 内源性大麻素系统与神经兴奋性第13-16页
    5 麻素系统在神经系统中的作用第16-20页
第一部分 慢性非预期性应激导致伏核内源性大麻素系统信号传递受损第20-75页
    中文摘要第21-24页
    英文摘要第24-27页
    实验材料与方法第27-38页
    结果第38-45页
    讨论第45-48页
    附表、图第48-63页
    图释第63-66页
    参考文献第66-75页
第二部分 阻断2-花生四烯酸甘油水解产生抗抑郁样作用并增强海马神经发生和突触可塑性第75-113页
    中文摘要第76-78页
    英文摘要第78-79页
    实验材料与方法第79-90页
    结果第90-94页
    讨论第94-98页
    附表、图第98-107页
    图释第107-110页
    参考文献第110-113页
学位论文评阅及答辩情况表第113-114页
英文论文第114-194页
致谢第194-195页
在学期间已经发表或己接受的与学位论文有关的学术论文第195页
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