王愛(ài)芹,褚延樂(lè),趙明軍,馮硯國(guó),張瑞嶺*
1.新鄉(xiāng)醫(yī)學(xué)院 第二附屬醫(yī)院,河南 新鄉(xiāng) 453002;2.鄭州大學(xué)第二附屬醫(yī)院 藥學(xué)部,鄭州450014
抑郁癥是一種臨床常見(jiàn)的以心境低落,并伴隨認(rèn)知功能障礙、快感缺乏、精神運(yùn)動(dòng)延遲等為主要臨床特征的心理疾病,嚴(yán)重者會(huì)出現(xiàn)絕望、幻覺(jué)等癥狀和自殺傾向[1]。有研究[2]指出,Toll樣受體4(TLR4)作為重要的天然免疫系統(tǒng)信號(hào)通路,參與了抑郁癥腦損傷的病理生理變化。舍曲林是臨床廣泛應(yīng)用于抗抑郁治療的一種5 羥色胺(5-HT)再攝取抑制劑(SSRIs),治療抑郁癥效果明確,但其具體的作用機(jī)制尚不明確。
動(dòng)物:54 只健康成年雄性SD 清潔級(jí)大鼠,2~3月齡,體重200~250 g,均由我院醫(yī)學(xué)科研實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供(合格證號(hào):201900700032)。實(shí)驗(yàn)前先對(duì)大鼠進(jìn)行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn),通過(guò)行為實(shí)驗(yàn)對(duì)大鼠進(jìn)行篩選分組,記錄5 min 內(nèi)的水平運(yùn)動(dòng)和垂直運(yùn)動(dòng)評(píng)分,納入得分接近的大鼠,排除其余大鼠。所有入選的實(shí)驗(yàn)大鼠均在室溫25~28 ℃、相對(duì)濕度45%~55%的環(huán)境中適應(yīng)性飼養(yǎng)7 d,標(biāo)準(zhǔn)飲食,自由飲水,12/12 h 明/暗光照。所有實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的處理均符合動(dòng)物倫理委員會(huì)的動(dòng)物倫理學(xué)要求。
鹽酸舍曲林片(輝瑞制藥有限公司,國(guó)藥準(zhǔn)字H10980141,50 mg)。兔 抗 鼠Bcl-2、Bax、TLR4、MyD88 多克隆抗體(美國(guó)Santa 公司),兔抗鼠Caspase3、Caspase9 多克隆抗體(美國(guó)Abcam 公司)。HRP 標(biāo)記的羊抗兔IgG 二抗(武漢博士德公司),RNA 提取試劑盒、PCR 試劑盒(寶生物工程有限公司),RIPA 組織細(xì)胞快速裂解液(上?;鶢栴D生物科技有限公司),BCA 總蛋白定量試劑盒(德國(guó)Thermo Scientific 公司),ECL 高靈敏度化學(xué)發(fā)光檢測(cè)試劑盒(北京康為試劑生物科技有限公司),TRIZOL Reagent(Invitrogen)、M-MLV cDNA 合成試劑盒(賽蘭博生物有限公司)等。
HTT700T 透射電子顯微鏡(日本日立公司),CLIPSE 50i 型顯微鏡及攝像系統(tǒng)(日本Nikon 公司),MRl812 型臺(tái)式高速低溫離心機(jī)(法國(guó)JOUAN公司),全自動(dòng)凝膠成像系統(tǒng)(Eppendorf 公司),MK3型酶標(biāo)儀(芬蘭雷勃酶標(biāo)儀公司),UV-2550 型紫外分光廣度儀(13 本島津公司),DYY-IIl27B 垂直電泳槽及穩(wěn)壓穩(wěn)流電泳儀(北京六一儀器廠),5810R 型臺(tái)式高速冷凍離心機(jī)(Eppendorf),PCR System 擴(kuò)增儀2700(Applied Biosystems 公司),熒光定量PCR儀ABI 7300(ABI 公司)等。
1.4.1 實(shí)驗(yàn)大鼠分組及模型制備
54 只大鼠進(jìn)行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(OFT)后應(yīng)用隨機(jī)數(shù)字表法隨機(jī)分為對(duì)照組、模型組和舍曲林組,各18只。對(duì)照組不給予任何處理,模型組和舍曲林組應(yīng)用21 d 慢性不可預(yù)見(jiàn)性溫和刺激(CUMS)法建立抑郁癥大鼠模型,具體方法為:21 d 內(nèi)給予大鼠禁水24 h、禁食24 h、12 ℃冷水浴5 min、制動(dòng)3 h、45 ℃環(huán)境5 min、30 V 電壓電擊足底(每次10 s,間隙1 min,共計(jì)20 次)、懸吊5 min、100 dB 電鈴聲5 min、大卵圓鉗夾尾近體側(cè)1/3 處1 min 等9 種不同刺激,1 種/d,使用2 次,隨機(jī)安排,注意不連續(xù)使用同種刺激。通過(guò)比較造模第21 天與基線OFT、糖水偏好實(shí)驗(yàn)(SPT)和體質(zhì)量監(jiān)測(cè)結(jié)果驗(yàn)證模型是否建造成功,若大鼠出現(xiàn)持續(xù)的快感消失、精神運(yùn)動(dòng)性抑制、情緒減退等常見(jiàn)的人類抑郁癥患者行為特征,說(shuō)明建抑郁癥模型造模成功。本研究中以大鼠自發(fā)活動(dòng)距離低于基線2 s、糖水偏好度降低超過(guò)2 s 且體質(zhì)量偏低超過(guò)2 s 3 個(gè)標(biāo)準(zhǔn)同時(shí)滿足則表示建模成功。舍曲林組大鼠從建模開(kāi)始第2 天起每日8 時(shí)至9 時(shí)給予鹽酸舍曲林片腹腔注射,將人與大鼠按照體表面積換算后按照10 mg/kg 劑量給藥,連續(xù)注射3 周。對(duì)照組和模型組大鼠給予同等體積生理鹽水腹腔注射,連續(xù)注射3 周。
1.4.2 行為學(xué)評(píng)價(jià)
1)曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(OFT)。自制100 cm×100 cm×42 cm 大小敞口木箱,內(nèi)壁全部涂黑,將底部劃分為等面積25 格。將大鼠置于敞箱的中間格位置,觀察記錄大鼠5 min 內(nèi)的水平運(yùn)動(dòng)穿越格子數(shù),記錄水平運(yùn)動(dòng)得分(1 格記1 分,大鼠至少3 爪進(jìn)入方格才記分),同時(shí)記錄大鼠的直立次數(shù),記垂直運(yùn)動(dòng)得分(大鼠兩前爪騰空或攀附箱壁至雙足放下記1 次,記1 分)。水平運(yùn)動(dòng)評(píng)分可反映大鼠活動(dòng)度和興奮性,垂直運(yùn)動(dòng)評(píng)分可反映大鼠對(duì)陌生環(huán)境的探究能力和好奇心。
2)糖水偏好實(shí)驗(yàn)(SPT)。實(shí)驗(yàn)前先將1 瓶純水和1 瓶含1%蔗糖水放在籠中,12 h 后將兩瓶水位置調(diào)換,大鼠自由飲用24 h。不禁食但禁水24 h 后在每個(gè)籠中放置150 mL 純水和150 mL 1%蔗糖水,2 h 后調(diào)換兩瓶水,記錄4 h 內(nèi)大鼠純水和蔗糖水?dāng)z入量,計(jì)算糖水偏好度(糖水消耗量與總液體消耗量比率)。
3)鼠懸尾實(shí)驗(yàn)(TST)。在大鼠尾端2 cm 處系懸掛裝置繩,將大鼠吊起懸空(距離地面約50 cm),用膠帶固定好,避免實(shí)驗(yàn)過(guò)程中因掙扎而脫落。記錄大鼠適應(yīng)1 min 后5 min 內(nèi)懸掛狀態(tài)下的不動(dòng)時(shí)間。該實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟跈z測(cè)在可變性行為狀態(tài)下時(shí)大鼠的絕望程度。
4)強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)(FST)。將大鼠置于高20 cm,邊長(zhǎng)15 cm,裝有溫水的玻璃器皿中,視頻記錄大鼠6 min 內(nèi)的行為變化情況,適應(yīng)2 min 后記錄大鼠4 min 內(nèi)身體懸浮的不動(dòng)時(shí)間。
1.4.3 Nissl 染色
各組分別取9 只大鼠在建模前和建模后行為學(xué)指標(biāo)檢測(cè)后進(jìn)行取材和染色。大鼠腹腔注射40 mg/kg 劑量的質(zhì)量分?jǐn)?shù)10%水合氯醛麻醉。開(kāi)胸,心臟暴露,經(jīng)左心室主動(dòng)脈插管,生理鹽水100 mL 進(jìn)行快速灌注沖洗,之后滴注500 mL 質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%多聚甲醛,先快后慢,時(shí)間約1 h。開(kāi)顱取腦組織浸泡固定在質(zhì)量分?jǐn)?shù)4%多聚甲醛中,時(shí)間4~6 h,之后4 ℃下梯度蔗糖滲透沉底,切片,厚度約25 μm,取背側(cè)海馬最大部位10 張連續(xù)腦片,PBS 接片。在涂明膠的載玻片上貼上奶片,晾干后置于氯仿中,5 min 后將其置于體積分?jǐn)?shù)100%丙酮中保留15 min。對(duì)載玻片采用梯度乙醇脫水,在焦油紫染液中染色20 min,蒸餾水洗滌,梯度乙醇處理,之后置于體積分?jǐn)?shù)100%氯仿中5 min,應(yīng)用分化劑處理2~3 min。在梯度乙醇中脫水,之后置于二甲苯中1 min,撥片封閉、晾干后在顯微鏡下觀察大鼠海馬組織神經(jīng)元形態(tài)學(xué)變化,并拍照記錄。
1.4.4 Western blot 檢測(cè)大鼠海馬細(xì)胞凋亡信號(hào)通路相關(guān)蛋白含量
取海馬組織加入RIPA 裂解液,用勻漿器在冰上研磨,4 ℃下12 000 r/min 離心15 min,離心半徑10 cm,分離血清。用Bradford 法測(cè)定蛋白濃度,定蛋白濃度為2 μg/μL,95 ℃下水浴5 min。取蛋白樣品15 μg,每孔上樣20 μL,經(jīng)SDS-PAGE 電泳分離、轉(zhuǎn)膜,5%牛血清白蛋白封閉60 min。分別加入特異性 一 抗(Bcl-2、Bax、TLR4、MyD88、Caspase3、Caspase9),4 ℃下孵育過(guò)夜。TBST 洗膜3 次,每次5 min,加入相應(yīng)的二抗,室溫下孵育60 min,洗膜3次,每次5 min。加入ECL 發(fā)光液曝光顯影。用Image J進(jìn)行圖像分析,蛋白水平用目的蛋白與內(nèi)參β-actin 灰度比值表示。
1.4.5 qRT-PCR 法檢測(cè)大鼠海馬細(xì)胞凋亡信號(hào)通路相關(guān)蛋白mRNA 表達(dá)水平
取各組大鼠海馬組織100 mg,用Trizol 法進(jìn)行總RNA 提取。瓊脂糖凝膠電泳檢查RNA 完整性,紫外分光光度計(jì)測(cè)定RNA 濃度,A280/A260 比值在1.8~2.0 范圍內(nèi)為合格。取5 μgRNA 為模板,按照M-MLV cDNA 合成試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄cDNA,反轉(zhuǎn)錄反應(yīng)42 ℃5 min,反轉(zhuǎn)錄酶失活反應(yīng)95 ℃2 min,4 ℃終止反應(yīng)。引物來(lái)自上海生工工程有限公司。PCR反應(yīng)體積為:10 μL SYBR Green,7 μL DECP水,0.5 μL PrimerF,0.5 μL Primer R,2 μL模板,共計(jì)20 μL。每樣本做3 個(gè)復(fù)孔,PCR 反應(yīng)條件:95 ℃預(yù)變性2 min;95 ℃60 s,58 ℃25 s,72 ℃30 s,循環(huán)次數(shù)45 s,各基因表達(dá)水平應(yīng)用相對(duì)定量2-ΔΔCt表示。
本研究數(shù)據(jù)資料的統(tǒng)計(jì)學(xué)分析和處理均應(yīng)用SPSS 23.0 軟件包進(jìn)行。用表示計(jì)量資料,比較應(yīng)用單因素方差分析t檢驗(yàn)。P<0.05表示差異存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
對(duì)照組、模型組和舍曲林組建模前大鼠SPT 偏好度、OFT 水平得分和垂直得分、TST 時(shí)間、FST 時(shí)間比較差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)。建模后模型組SPT 偏好度顯著降低,OBT 水平運(yùn)動(dòng)得分和垂直運(yùn)動(dòng)得分均顯著減小,TST 和FST 時(shí)間均顯著延長(zhǎng),與建模前比較差異均存在統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05);對(duì)照組上述行為學(xué)變化指標(biāo)與建模前比較均無(wú)明顯變化(P>0.05);建模后舍曲林組SPT 偏好度、OBT 水平運(yùn)動(dòng)得分和垂直運(yùn)動(dòng)得分及TST 和FST 不動(dòng)時(shí)間與模型組比較差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05),見(jiàn)表1。
表1 3 組大鼠行為學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果比較()
表1 3 組大鼠行為學(xué)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果比較()
注:與建模前比較,*P<0.05;與對(duì)照組比較,#P<0.05;與模型組比較,ΔP<0.05
對(duì)照組海馬CA1 區(qū)錐體細(xì)胞神經(jīng)元排列整齊,形態(tài)規(guī)則,胞體為錐狀,胞漿中清晰可見(jiàn)尼氏質(zhì);模型組海馬CA1 區(qū)錐體細(xì)胞神經(jīng)元細(xì)胞腫脹,排列稀疏,數(shù)量減少,細(xì)胞間隙增大,很多細(xì)胞胞漿中尼氏小體深染,數(shù)目減少,清晰度降低,出現(xiàn)大量核固縮、空泡、壞死等現(xiàn)象;舍曲林組海馬CA1 區(qū)錐體細(xì)胞形態(tài)學(xué)較模型組有不同程度改善,神經(jīng)元數(shù)量增加,細(xì)胞排列較為整齊,尼氏小體數(shù)量較模型組增加,固縮、空泡、壞死等現(xiàn)象都明顯減少。
建模后模型組腦組織TLR4、MyD88 及Bax、Bcl-2、Caspase-3、Caspase-9 蛋白含量較建模前均明顯升高,Bcl-2 顯著降低。而舍曲林組與模型組比較TLR4、MyD88 及Bax、Caspase-3、Caspase-9 mRNA 表達(dá)水平明顯降低,Bcl-2 則顯著升高(P<0.05),見(jiàn)表2。
表2 3 組大鼠海馬凋亡信號(hào)通路相關(guān)蛋白含量比較(,相對(duì)表達(dá)量/β-actin)
表2 3 組大鼠海馬凋亡信號(hào)通路相關(guān)蛋白含量比較(,相對(duì)表達(dá)量/β-actin)
注:與建模前比較,*P<0.05;與對(duì)照組比較,#P<0.05;與模型組比較,ΔP<0.05
建模后模型組腦組織TLR4、MyD88 及Bax、Bcl-2、Caspase-3、Caspase-9mRNA 表達(dá)水平較建模前均明顯升高,Bcl-2 顯著降低(P<0.05),而舍曲林組與模型組比較TLR4、MyD88 及Bax、Caspase-3、Caspase-9 蛋白含量明顯降低,Bcl-2 則顯著升高(P<0.05),見(jiàn)表3。
表3 3 組大鼠海馬凋亡信號(hào)通路相關(guān)mRNA 表達(dá)比較(,2-ΔΔCt)
表3 3 組大鼠海馬凋亡信號(hào)通路相關(guān)mRNA 表達(dá)比較(,2-ΔΔCt)
注:與建模前比較,*P<0.05;與對(duì)照組比較,#P<0.05;與模型組比較,ΔP<0.05
CUMS 法模型是應(yīng)用不可預(yù)見(jiàn)的輕度應(yīng)激因子長(zhǎng)時(shí)間對(duì)大鼠產(chǎn)生持續(xù)性刺激而引發(fā)大鼠抑郁癥狀,與人類抑郁癥的發(fā)生發(fā)展機(jī)理很接近[3]。本實(shí)驗(yàn)中,我們對(duì)模型組和舍曲林組大鼠應(yīng)用CUMS 法檢測(cè)抑郁癥模型,行為學(xué)試驗(yàn)證實(shí)大鼠處于抑郁狀態(tài),表現(xiàn)出快感缺乏、興趣減低等與臨床抑郁癥相似的癥狀,模型建立成功。SPT 偏好度是指1%糖水偏嗜度,其可反應(yīng)動(dòng)物活動(dòng)度;OFT 實(shí)驗(yàn)是評(píng)價(jià)大鼠在新環(huán)境中緊張度、探究行為、自主行為的一種行為學(xué)評(píng)價(jià)方法,水平運(yùn)動(dòng)能反映動(dòng)物活動(dòng)度,垂直運(yùn)動(dòng)能反映大鼠對(duì)新環(huán)境的好奇程度;TST 實(shí)驗(yàn)?zāi)康脑谟跈z測(cè)在可變性行為狀態(tài)下時(shí)大鼠的絕望程度;FST又稱絕望實(shí)驗(yàn),能反映出大鼠在不可逃避的應(yīng)激下的抑郁反應(yīng)[4-5]。本研究結(jié)果顯示,對(duì)照組大鼠建模前后上述行為學(xué)檢測(cè)指標(biāo)均無(wú)明顯變化。模型組SPT 偏好度顯著降低,OBT 水平運(yùn)動(dòng)得分和垂直運(yùn)動(dòng)得分均顯著減小,TST 和FST 時(shí)間均顯著延長(zhǎng)。舍曲林組大鼠經(jīng)治療后上述指標(biāo)較模型組均有明顯改善,提示模型組和舍曲林大鼠均出現(xiàn)不同程度的精神活動(dòng)下降、快感缺乏、興奮降低及一系列絕望行為等抑郁癥狀。而經(jīng)過(guò)舍曲林抗抑郁治療后這些癥狀有顯著改善,即舍曲林對(duì)CUMS 模型大鼠的抑郁癥狀有改善作用,與既往研究結(jié)論一致[6]。
目前,抑郁癥的發(fā)生機(jī)制尚不完全明確,研究[7]顯示,抑郁癥動(dòng)物模型海馬神經(jīng)元存在明顯的萎縮、凋亡、胞體腫脹和神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)低下等特點(diǎn)。海馬是大腦中樞系統(tǒng)中重要的與學(xué)習(xí)、情緒和記憶等行為功能有密切關(guān)系的區(qū)域,也是慢性應(yīng)激刺激最易損傷的靶區(qū)域。本研究Nissl 染色結(jié)果顯示,模型組大鼠海馬CA1 區(qū)域神經(jīng)元表現(xiàn)出數(shù)量減小、排列紊亂、細(xì)胞腫脹、間隙增加、尼氏小體數(shù)量減少或消失等病理改變,對(duì)照組神經(jīng)元密集、排列整齊、胞漿中尼式小體清晰可見(jiàn),而舍曲林組CA1 區(qū)神經(jīng)元的海馬結(jié)構(gòu)異常處于模型組和對(duì)照組之間,相比模型組明顯減輕。由此可見(jiàn),抑郁癥大鼠海馬萎縮,神經(jīng)元大量減少且形態(tài)學(xué)改變明顯,同時(shí)經(jīng)舍曲林治療后大鼠海馬神經(jīng)元損傷的病理變化有顯著緩解,與以往研究結(jié)果一致[8]。
細(xì)胞凋亡是各種基因調(diào)控下機(jī)體為維護(hù)內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定而發(fā)生的受胞內(nèi)和胞外途徑作用的程序化細(xì)胞死亡過(guò)程。國(guó)內(nèi)外研究[9]顯示,抑郁癥引起的海馬損傷與細(xì)胞死亡信號(hào)通路的異?;罨嘘P(guān),引起通路中凋亡相關(guān)蛋白的異常表達(dá)。線粒體通透性改變是細(xì)胞凋亡發(fā)生的先導(dǎo)。Bcl-2 家族是目前公認(rèn)的與細(xì)胞凋亡密切相關(guān)的基因,其控制著線粒體內(nèi)外膜通透性,主要包括促凋亡蛋白Bax 和抗凋亡蛋白Bcl-2,二者比例能引起線粒體通透性改變,決定細(xì)胞是否發(fā)生凋亡[10]。Caspase 家族在細(xì)胞凋亡信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)級(jí)聯(lián)反應(yīng)中發(fā)揮著關(guān)鍵作用,其參與了凋亡啟動(dòng)和整個(gè)過(guò)程的調(diào)控。Caspase-3 是死亡蛋白酶,是凋亡的主要執(zhí)行者,可激活各種凋亡刺激因子,在caspase 級(jí)聯(lián)反應(yīng)中處于核心位置;caspase-9 是凋亡啟動(dòng)因子[11]。此外,抗凋亡基因Bcl-2 能通過(guò)與凋亡啟動(dòng)因子直接結(jié)合來(lái)抑制caspase-3 激活,Caspase-3 激活的抑制也會(huì)反饋性抑制促凋亡蛋白Bax 激活,從而能抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生[12]。Toll 樣受體(TLR)是公認(rèn)的與天然免疫系統(tǒng)密切相關(guān)的信號(hào)通路,其最突出的生物學(xué)功能是促進(jìn)細(xì)胞因子合成分泌,促進(jìn)抗原提呈細(xì)胞成熟,引發(fā)炎癥反應(yīng)。TLR4 在信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中主要存在兩條途徑:髓樣分因子88(MyD88)依賴信號(hào)途徑和β 干擾素結(jié)構(gòu)域銜接蛋白依賴性途徑。在前一途徑中,TLR 可通過(guò)C 端TIR 結(jié)構(gòu)域與接頭分子MyD88 結(jié)合來(lái)激活下游白介素1 受體相關(guān)激酶家族,最終使核轉(zhuǎn)錄因子κB(NF-κB)激活。活化的NF-κB 與海馬神經(jīng)細(xì)胞凋亡密切相關(guān),其會(huì)進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)啟動(dòng)腫瘤壞死因子α 等炎癥介質(zhì),對(duì)細(xì)胞凋亡產(chǎn)生促進(jìn)性作用,導(dǎo)致腦損傷發(fā)生[13-14]。本研究結(jié)果顯示,建模后模型組腦組織TLR4、MyD88 及Bax、Caspase-3、Caspase-9 蛋白含量和mRNA 表達(dá)水平較建模前均明顯升高,Bcl-2 顯著降低,而舍曲林組與模型組比較TLR4、MyD88 及Bax、Caspase-3、Caspase-9 蛋白含量和mRNA 表達(dá)水平明顯降低,Bcl-2 則顯著升高(P<0.05)。提示抑郁癥大鼠海馬神經(jīng)元凋亡可能與Bax、Bcl-2、Caspase9、Caspase3 和TLR4、MyD88 等凋亡信號(hào)通路相關(guān)蛋白異常表達(dá)有關(guān),與郭郁等[13]的研究一致,而舍曲林的抗抑郁作用可能與其對(duì)這些蛋白表達(dá)的調(diào)控有關(guān),有關(guān)其具體的作用機(jī)制仍需進(jìn)一步探討。
綜上所述,舍曲林能明顯改善慢性應(yīng)激抑郁癥大鼠抑郁樣行為,減輕大鼠神經(jīng)元損傷和凋亡。其作用機(jī)制可能與其對(duì)凋亡信號(hào)通路Bax、Caspase-3、Caspase-9 蛋白異常表達(dá)的調(diào)節(jié)和對(duì)TLR4/MyD88通路活化的抑制作用有關(guān)。
河南大學(xué)學(xué)報(bào)(醫(yī)學(xué)版)2021年1期