伏隔核突触分化诱导基因1在小鼠慢性社交挫败应激中的作用研究

作     者：张浩珞 

作者单位：四川大学 

学位级别：硕士

导师姓名：岑小波

授予年度：2021年

学科分类：1002[医学-临床医学] 100205[医学-精神病与精神卫生学] 10[医学] 

主      题：抑郁症 SynDIG1 GluA2 突触可塑性 转录组学 

摘      要：背景:抑郁症(depression)是一种以长时期心境低落为主要临床特征的心理疾病,常伴有焦虑、思维迟缓、认知功能损害等症状,严重影响患者的社会心理功能和生活质量。全球共有超3.5亿人患抑郁症,给世界带来了巨大的社会和经济负担。我国抑郁症患者人数超9500万,终身患病率为6.9%。抑郁症极易复发,现有的药物治疗和心理干预方法只能控制患者的抑郁症状,难以根治。因此,全面了解抑郁症的发病机制、开发更具疗效的治疗药物是当前国内外神经科学领域的重点和热点。研究发现,在抑郁症的发病机制中,谷氨酸能机制起着十分重要的作用。谷氨酸能系统在抑郁症患者和动物模型中发生显著的异常变化,导致兴奋性突触的可塑性变化,从而干扰神经系统的正常功能。其中,以离子型谷氨酸受体—n-甲基-d-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA)受体和α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic acid,AMPA)受体的变化最为明显。NMDA受体在抑郁症中的作用研究较为清晰,特别是氯胺酮(Ketamine)作为NMDA受体拮抗剂,对难治疗性抑郁症具有快速的抗抑郁作用。另有研究表明,AMPA受体依赖的神经传递和可塑性变化在抑郁症的病理生理过程和治疗中有着更重要的作用,探索AMPA受体在抑郁症中的调控机制,有助于全面了解抑郁机制及研发抗抑郁新靶标药物。慢性社交挫败应激(Chronic Social Defeat Stress,CSDS)是抑郁症研究中应用最多的一种动物模型,它能很好的模拟慢性压力所致的抑郁症表型。此外,小鼠皮质酮诱导应激模型、小鼠慢性束缚应激模型及小鼠微挫败应激模型等也是抑郁常用的动物模型。目的:模仿人类抑郁症建立小鼠慢性社交挫败应激模型,通过转录组学技术研究应激后小鼠伏隔核脑区基因表达变化情况,发掘与抑郁相关的调控通路(AMPA受体调控通路),筛选有深入研究价值的差异表达基因,并验证其在多种动物抑郁症模型中的作用,从而更全面了解抑郁症的发病机制。方法:(1)首先构建小鼠慢性社交挫败应激模型,检测应激后小鼠的抑郁样行为。利用转录组学技术检测应激小鼠伏隔核脑区基因表达变化,挖掘出表达差异显著变化的基因,并对基因调控通路进行归类总结。(2)选取差异表达基因——突触分化诱导基因1(Synaptic differentiation inducing gene 1,Syn DIG1)为研究对象,利用Western blot方法检测Syn DIG1蛋白在慢性社交挫败应激、慢性束缚应激及皮质酮诱导应激等三种不同抑郁模型小鼠伏隔核中的表达情况,并对比研究Syn DIG1蛋白在海马及前额叶皮质的表达水平。(3)以差异表达基因Syn DIG1为靶点构建神经元特异表达的Syn DIG1基因干扰腺相关病毒(AAV-Syn DIG1sh RNA),用于沉默Syn DIG1基因表达。伏隔核注射AAV-Syn DIG1sh RNA后,观察对应激小鼠抑郁样行为的影响。(4)通过Western blot和CO-IP方法检测应激后小鼠伏隔核脑区Glu A2的表达和Syn DIG1-Glu A 2相互作用的变化。构建特异性阻断Syn DIG1与Glu A2结合的干扰肽,研究伏隔核注射干扰肽后能否减轻应激小鼠的抑郁样行为。(5)检测应激小鼠伏隔核中兴奋性突触蛋白——突触后密度蛋白95(Postsynaptic density protein-95,PSD-95)的表达变化,探索应激前后伏隔核兴奋性突触数量的变化情况。结果:(1)成功构建小鼠慢性社交挫败应激模型。通过转录组学研究发现,应激后小鼠伏隔核脑区中共有1513个基因的表达发生显著性变化,其中以谷氨酸能突触通路和神经活性配体—受体相互作用通路中相关基因的表达变化最为显著,突触蛋白和受体相关基因的表达也明显改变。(2)Syn DIG1蛋白在慢性社交挫败应激小鼠伏隔核脑区中表达显著增加,但海马和前额叶皮质脑区中未见显著变化。在慢性束缚应激和皮质酮诱导应激小鼠伏隔核脑区中,Syn DIG1蛋白表达也显著升高。(3)小鼠伏隔核脑区注射神经元特异性表达的AAV-Syn DIG1sh RNA后,能够减轻应激引起的抑郁样行为症状,提示Syn DIG1在抑郁形成中发挥重要作用。(4)慢性社交挫败应激小鼠伏隔核组织和胞膜Glu A2表达显著增加,Syn DIG1-Glu A2相互作用增强。应用AAV-Syn DIG1sh RNA降低Syn DIG1蛋白表达后,Glu A2表达水平降低并趋近正常水平。伏隔核注射干扰肽IP-12特异性阻断Syn DIG1与Glu A2的结合,显著减轻应激小鼠的抑郁样行为,这些结果表明Syn DIG1-Glu