摘 要 目的 研究 miR - 16 在慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁癥模型大鼠神經(jīng)系統(tǒng)不同部位的表達(dá)及其與 5 - 羥色胺( 5 -HT) 轉(zhuǎn)運(yùn)體的關(guān)聯(lián)性。方法 對(duì)照組和慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁模型組大鼠各 10 只,模型組大鼠接受 21 天的不可預(yù)知溫和應(yīng)激刺激,對(duì)照組大鼠正常飼養(yǎng)。兩組大鼠麻醉后收集腦脊液,測定 miR - 16。然后斷頭處死,分離前額葉皮質(zhì)、中縫核、海馬,測定 miR - 16 和 5 - HT 轉(zhuǎn)運(yùn)體蛋白。結(jié)果 模型組大鼠腦脊液和中縫核的 miR - 16 相對(duì)表達(dá)量低于對(duì)照組,中縫核 miR - 16與 5 - HT 胺轉(zhuǎn)運(yùn)體呈負(fù)相關(guān); 而前額葉皮質(zhì)和海馬中的 miR - 16、5 - HT 轉(zhuǎn)運(yùn)體分別與對(duì)照組比較,差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義( P >0. 05) 。結(jié)論 中縫核 miR - 16 可能通過調(diào)節(jié) 5 - HT 轉(zhuǎn)運(yùn)體的表達(dá),參與抑郁癥的病理過程,腦脊液 miR - 16 亦可能與抑郁癥相關(guān)。
關(guān)鍵詞 慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁模型;miR - 16;5 - HT;轉(zhuǎn)運(yùn)體
世界衛(wèi)生組織公布,抑郁癥已成為世界第 4 大疾患,預(yù)計(jì)到 2020 年,可能成為僅次于冠心病的第 2 大疾病。抑郁癥具有患病率高( 終生患病率女性為10% ~ 25% 、男性為 5% ~ 12% ) 、復(fù)發(fā)率高 ( 1 年30% ,5 年 70% ) 、自殺率高( 10% ~ 25% ) 等特點(diǎn),是全球性公共衛(wèi)生問題之一,給個(gè)人、家庭和社會(huì)帶來極大的精神損失和巨大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。然而,其病因和發(fā)病機(jī)制尚未清楚,給該病的診斷和治療帶來極大困難。microRNAs( miRNAs) 是近年來表觀遺傳學(xué)研究的熱點(diǎn),是一類進(jìn)化保守的、18 ~ 25 個(gè)核苷酸的非編碼 RNA 分子,通過與靶基因的 mRNA 3'非翻譯區(qū)( 3' - untranslated region,UTR) 結(jié)合,引起 mRNA的降解或者翻譯的抑制,從而調(diào)節(jié)蛋白表達(dá),在生物發(fā)育和疾病發(fā)生、發(fā)展中起重要作用,F(xiàn)有的研究揭示,miR - 16 可能與抑郁癥相關(guān),其參與抑郁癥的機(jī)制,可能是其在腦組織中以 5 - 羥色胺( 5 - HT)轉(zhuǎn)運(yùn)體( serotonin transporter,SERT) 基因作為靶基因,參與 SERT 翻譯水平的調(diào)控,從而影響腦組織內(nèi)5 - HT 神經(jīng)遞質(zhì)功能發(fā)揮。但至今尚未明確神經(jīng)系統(tǒng)中的哪些部位參與抑郁癥的發(fā)病。本實(shí)驗(yàn)通過建立大鼠慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁模型,比較抑郁模型組和對(duì)照組 miR - 16 在不同部位( 腦脊液、前額葉皮質(zhì)、海馬、中縫核) 的差異,以及分析 miR - 16與 SERT 蛋白的相關(guān)性,旨在探明 miR - 16 參與抑郁癥的作用部位及其機(jī)制,為弄清抑郁癥的發(fā)病機(jī)制以及尋找合適的生物學(xué)標(biāo)志物提供參考。
材料與方法
1. 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組: 清潔級(jí)雌性 SD 大鼠 20 只,購自浙江省醫(yī)學(xué)科學(xué)院,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物合格證號(hào): SCXK( 浙) 2008 - 0033,體重約 150g,隨機(jī)分成對(duì)照組( 10 只) 和抑郁模型組( 10 只) 。飼養(yǎng)室溫度 23 ± 1℃ ,相對(duì)濕度 55% ± 5% 。
2. 抑郁模型建立: 慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激( chronic unpre-dictable mild stress,CUMS) 模型組大鼠每天隨機(jī)接受以下刺激中 的 1 種: 4℃ 冰 水 浴5min、禁 水 24h、晝 夜 跌 倒、懸 尾10min、45℃ 高溫 5min、禁食 48h、鼠籠傾斜 24h、潮濕墊料 24h、夾尾 1min、束縛應(yīng)激 2h,連續(xù) 3 周。對(duì)照組大鼠每天 12h 明亮( 8: 00 ~ 20: 00) 、12h 黑暗( 20: 00 ~ 8: 00) ,自由攝食飲水。
3. 抑郁行為評(píng)定: 采用糖水消耗實(shí)驗(yàn)和曠場實(shí)驗(yàn)評(píng)定抑郁樣行為。
(1) 糖水消耗實(shí)驗(yàn): 造模前和造模后各 1 次,分 3天完成,第 1 天將大鼠單籠飼養(yǎng),給予 2 瓶 1% 的蔗糖水; 第 2天,將其中 1 瓶蔗糖水換成自來水,進(jìn)行蔗糖水偏好訓(xùn)練。第3 天,大鼠禁水 23h 后,給予 1 瓶 1% 蔗糖水和 1 瓶自來水,計(jì)算 1h 內(nèi)蔗糖水和自來水消耗量,進(jìn)行糖水偏好率測定。糖水偏好率( % ) = 糖水消耗量/( 糖水消耗量 + 自來水消耗量) ×100% 。
(2) 曠場實(shí)驗(yàn): 長寬高分別 100cm、100cm 和 40cm 的容器(上海欣軟提供),底部等分為面積相等的 25 格,內(nèi)壁為黑色,容器正上方放置一個(gè)攝像頭,將單只大鼠放入中央,紀(jì)錄 3min 內(nèi)的行走得分與垂直得分( 行走得分: 大鼠 3 只爪子進(jìn)入 1 個(gè)格子計(jì) 1分; 垂直得分: 大鼠前爪離地或攀附桶壁 1 次計(jì) 1 分) 。曠場試驗(yàn)固定在 18: 00 ~ 19: 00 時(shí)進(jìn)行,安靜黑暗環(huán)境,并每次都清理大鼠排泄物,去除可能留下的味道。每只大鼠造模前與造模后共進(jìn)行 2 次曠場試驗(yàn)。
4. 腦脊液、前額葉皮質(zhì)、海馬、中縫核組織的取材: 抑郁行為學(xué)指標(biāo)測定后,在大鼠麻醉后,頭部固定于定向儀上。頭頸部剪毛、消毒,用手術(shù)刀沿縱軸切一縱行切口( 約 2cm) 用剪刀鈍性分離頸部背側(cè)肌肉。為避免出血,最深層附著在骨上的肌肉用手術(shù)刀背刮開,暴露出枕骨大孔,由枕骨大孔進(jìn)針直接抽取腦脊液。斷頭處死大鼠,按包新民等的大鼠腦立體定位圖譜,在冰上迅速分離前額葉皮質(zhì)、海馬和中縫核。
5. Western blot 法測定 SERT 蛋白: 使用真核膜蛋白提取試劑盒 Mem - PER Eukaryotic Membrane Protein Extraction Rea-gent Kit( Thermo Fisher Scientific 公司,美國) 提取前額葉皮質(zhì)、海馬、中縫核組織的膜蛋白,并且通過 Bradford 法對(duì)蛋白進(jìn)行定量。Western blot 法測定 SERT 蛋白的步驟按照 Huff等的文章進(jìn)行。抗 SERT 一抗 ( 1∶ 250 稀釋) ,抗 β - actin一抗( 1∶ 250 稀釋) 以及辣根過氧化物酶標(biāo)記的二抗( 1∶ 5000稀釋) 購自加拿大 Santa Cruz 公司。使用 Chemi Doc TM XRS +( Bio - rad 美國) 系統(tǒng)自帶的軟件分析 SERT 蛋白條帶,并用β - actin 進(jìn)行校正。
6. 實(shí)時(shí) 熒 光 定 量 PCR 法 測 定 miR - 16: 通 過 miRcutemiRNA
提取分離試劑盒 ( 北京天根生化科技有限公司) 提取腦脊液、前額葉皮質(zhì)、海馬、中縫核總 RNA,用 nanodrop( 美國thermo scientific 公司) 測定其濃度及純度; 取 2μg RNA 進(jìn)行反轉(zhuǎn)錄,獲得的 c DNA 用于下一步的實(shí)時(shí)定量熒光 PCR 擴(kuò)增。U6 為 內(nèi) 參 校 準(zhǔn) 基 因,引 物 序 列: 5' - ACGCAAATTCGT-GAAGCGTTCCAT - 3',miR - 16 引 物 序 列: 5' - TAGCAG-CACGTAAATTGGCG - 3'。下游引物為通用引物[北京天根生化科技有限公司 miRcute miRNA 熒光定量檢測試劑盒( SYBRGreen) 自帶]。實(shí)時(shí)定量熒光 PCR 擴(kuò)增程序?yàn)? 預(yù)變性 94℃2min; PCR 反應(yīng): 94℃ 20s,60℃ 34s
,循環(huán) 40 次,實(shí)時(shí) PCR 儀購自 ABI 公司 stepone plus,使用儀器配套軟件自動(dòng)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析得到每個(gè)樣本的循環(huán)閾值( cycle threshold,Ct 值) ,并通過標(biāo)準(zhǔn)曲線法獲得每個(gè)樣本的 miR - 16 含量,所得數(shù)據(jù)用對(duì)應(yīng)的 U6 進(jìn)行校正。
7. 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法: 采用 SPSS 19. 0 統(tǒng)計(jì)軟件分析數(shù)據(jù),組間比較采用獨(dú)立樣本 t 檢驗(yàn),相關(guān)分析采用 Pearson 相關(guān)分析。數(shù)據(jù)采用均數(shù) ± 標(biāo)準(zhǔn)差( x ± s) 表示。以 P < 0. 05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
討 論
本實(shí)驗(yàn)通過建立慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激大鼠抑郁模型,研究大鼠神經(jīng)系統(tǒng)不同部位 miR - 16 表達(dá)及其與 SERT 的關(guān)聯(lián)性,從而進(jìn)一步明確 miR - 16 在何部位參與抑郁癥的病理生理過程。在脊椎動(dòng)物體內(nèi),腦組織中的 miRNAs 遠(yuǎn)比其他組織豐富,提示miRNAs 可能在腦功能的發(fā)揮中起著重要作用。有研究者發(fā)現(xiàn),腦脊液中的 miRNAs 可能與精神疾病相關(guān)。比如 2014 年,Muller 等的研究表明,阿爾茨海默病患者腦脊液中的 miR - 146a 比健康人低。但是迄今為止,尚未有抑郁癥腦脊液 miR - 16 水平的報(bào)道。因此本實(shí)驗(yàn)采集了抑郁模型大鼠的腦脊液,進(jìn)行 miR - 16 測定,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其水平比對(duì)照組大鼠低。該結(jié)果有待進(jìn)一步證實(shí),以確定腦脊液 miR - 16作為抑郁癥生物學(xué)標(biāo)志物的可行性。
本研究還對(duì)腦組織前額葉皮質(zhì)、海馬、中縫核中的 miR - 16 進(jìn)行了測定。有研究者發(fā)現(xiàn),抑郁癥自殺患者前額葉皮質(zhì)中的某些 miRNAs 存在異常,如miR - 494 和 miR - 335 比健康對(duì)照低。但是,目前尚未發(fā)現(xiàn)抑郁癥前額葉皮質(zhì) miR - 16 的報(bào)道,本次抑郁模型大鼠的前額葉皮質(zhì) miR - 16 水平測定結(jié)果表明,模型組大鼠前額葉皮質(zhì) miR - 16 水平與對(duì)照組比較,差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,而且該部位 SERT 蛋白的表達(dá)亦與對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,表明,前額葉皮質(zhì) miR - 16 可能不參與抑郁癥的病理過程。
近年來,海馬 miR - 16 與抑郁癥的研究得到了一些研究者的關(guān)注。如張逸等在母愛剝奪大鼠抑郁模型中,發(fā)現(xiàn)海馬 miR - 16 比正常大鼠高,作者認(rèn)為,海馬高 miR - 16 參與了母愛剝奪誘發(fā)的大鼠抑郁樣行為的病理過程。在另外的一項(xiàng)研究中,抗抑郁藥氟西汀能降低小鼠海馬組織 miR - 16,如果使用人工合成的抗 miR - 16 對(duì) miR - 16 進(jìn)行中和,則抗miR - 16 表現(xiàn)出抗抑郁樣作用。但是在 Bai 等的研究中,作者采用慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激建立抑郁模型,未發(fā)現(xiàn)模型大鼠的海馬 miR - 16 發(fā)生改變;诤qR miR - 16 在不同抑郁模型結(jié)果中的不一致性,以及 Bai 等未比較海馬 SERT 蛋白的差異,因此本實(shí)驗(yàn)在測定模型大鼠海馬 miR - 16 的同時(shí),也分析了海馬 SERT 的差異,結(jié)果表明,模型大鼠海馬miR - 16 并未升高,該結(jié)論與 Bai 等發(fā)表的論文一致,而且該部位 SERT 蛋白的表達(dá),與對(duì)照組比較,亦無統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。以上結(jié)果表明,海馬 miR - 16 未參與和慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁相關(guān)的病理過程,提示不同的應(yīng)激所誘發(fā)的大鼠抑郁行為,其機(jī)制可能不同。
中縫核因聚集 5 - HT 能神經(jīng)元,其主要功能是產(chǎn)生遞質(zhì) 5 - HT,因而在 miR - 16 與抑郁癥的關(guān)聯(lián)性研究 中 具 有 重 要 意 義。 Baudry 等 將 氟 西 汀( 1μmol/L、2μl/min) 直接緩慢注入中縫核 3 天,發(fā)現(xiàn)該區(qū)miR - 16 升高了 2. 5 倍,SERT 的表達(dá)降低了 2倍; 直接在該區(qū)注射 miR - 16( 1μl、2μmol/L) 也觀察到 SERT 表達(dá)的下降; 然而,當(dāng)氟西汀和抗
miR - 16一起注射的時(shí)候,SERT 表達(dá)未受影響,由此可見,氟西汀是通過
miR - 16 調(diào)節(jié) SERT 蛋白的表達(dá)。然而,在抑郁動(dòng)物模型中,中縫核 miR - 16 與對(duì)照的差異卻未被報(bào)道。本次實(shí)驗(yàn)表明,慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁模型大鼠中縫核 miR - 16 低于對(duì)照組,其SERT 蛋白水平卻高于對(duì)照組,且兩者間存在明顯的負(fù)相關(guān)關(guān)系。筆者認(rèn)為,中縫核低 miR -16 狀態(tài),可導(dǎo)致 SERT 蛋白過高表達(dá),從而影響 5 - HT 遞質(zhì)系統(tǒng)的功能,從而參與慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激造成的抑郁過程。
總之,本實(shí)驗(yàn)通過測定神經(jīng)系統(tǒng)不同部位 miR -16 水平,探討 miR - 16
參與抑郁癥的可能部位及其機(jī)制。結(jié)果表明,慢性不可預(yù)知溫和應(yīng)激抑郁模型大鼠腦脊液和中縫核 miR - 16 存在異常,中縫核 miR -16 可能通過調(diào)節(jié) SERT 蛋白表達(dá)而參與抑郁癥的發(fā)病過程。