鄧海峰, 孫縵利, 陳 浩, 王興紅, 吳 瓊, 常全忠
(漯河醫(yī)學(xué)高等??茖W(xué)校, 河南 漯河 462000)
抑郁癥(depression)是一種由多種應(yīng)激引起的嚴(yán)重的精神疾病,具有發(fā)病率高、致殘率高、自殺率高和易復(fù)發(fā)等特征[1]。目前,由于其發(fā)病機(jī)制復(fù)雜,目前尚未完全明確,臨床上也沒有特異性的治療方案。近年來(lái),由于社會(huì)環(huán)境多變和競(jìng)爭(zhēng)壓力的增大,抑郁癥患者呈逐年增多的趨勢(shì),世界衛(wèi)生組織預(yù)測(cè)在2020 年左右抑郁癥將成為繼高血壓之后的第二大臨床慢性疾病,嚴(yán)重危害人類生存健康[2]。情緒低落、快感缺失和認(rèn)知功能障礙是抑郁癥患者最突出的特征,因此,及早干預(yù)提高情感認(rèn)知對(duì)抑郁癥患者的身心恢復(fù)具有重要的意義。
毛蕊花糖苷(acteoside)是從肉蓯蓉中提取出來(lái)的一種苯乙醇苷,是肉蓯蓉的主要活性成分之一,具有抗氧化、抗腫瘤和調(diào)節(jié)免疫等多種藥理作用[3]。近年來(lái)研究發(fā)現(xiàn),毛蕊花糖苷對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)損傷具有有效的保護(hù)作用[4-6],但其對(duì)抑郁癥是否有療效,目前還未見文獻(xiàn)報(bào)道。本研究旨在通過(guò)慢性不可預(yù)見性溫和應(yīng)激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)結(jié)合孤養(yǎng)的方式建立抑郁癥大鼠模型,探討毛蕊花糖苷對(duì)抑郁癥大鼠行為學(xué)影響及可能機(jī)制,以期為臨床上預(yù)防或治療抑郁癥提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。
健康雄性Sprague-Dawley (SD)大鼠108只,清潔級(jí),體重200~220 g,購(gòu)于湖南斯萊克景達(dá)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物有限公司,動(dòng)物合格證編號(hào)為SCXK(湘)2011-0003,動(dòng)物自由覓食、飲水,在自然光暗周期的環(huán)境中飼養(yǎng)。
DYCY-24DN型雙垂直電泳槽、DYCP-40E型轉(zhuǎn)印槽和DYY-7C型電泳儀均購(gòu)自北京市六一儀器廠;ChemiDocTMXRS+凝膠成像系統(tǒng)購(gòu)自Bio-Rad;S11/12紫外可見分光光度計(jì)購(gòu)自Biochrom。毛蕊花糖苷購(gòu)自南京景竹生物科技有限公司;氟西汀(fluoxetine)購(gòu)自禮來(lái)蘇州制藥有限公司;兔抗鼠葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78(glucose-regulated protein 78,GRP78)多克隆抗體和兔抗鼠C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)多克隆抗體均購(gòu)自Abcam;FITC標(biāo)記山羊抗兔IgG購(gòu)自碧云天生物技術(shù)公司;Aβ25-35和戊巴比妥鈉均購(gòu)自Sigma;caspase-3活性檢測(cè)試盒購(gòu)自南京建成生物工程研究所。
3.1動(dòng)物分組 動(dòng)物適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后開始實(shí)驗(yàn)。將大鼠隨機(jī)分為6組,每組18只:對(duì)照組、模型組、氟西汀組和毛蕊花糖苷低、中、高劑量組。
3.2抑郁癥模型的建立 采用CUMS結(jié)合孤養(yǎng)的方式制備抑郁模型。應(yīng)激包括晝夜顛倒24 h、禁食 24 h、禁水 24 h、夾尾 2 min、潮濕墊料 24 h、4 ℃冰水游泳5 min、45 ℃熱水游泳5 min和懸尾20 min等8種方式, 每天1種,相鄰2 d不給予同種應(yīng)激(使動(dòng)物無(wú)法預(yù)見應(yīng)激),共持續(xù)28 d。
3.3給藥方法 在造模結(jié)束1周后氟西汀組給予氟西汀(20 mg/kg)灌胃,毛蕊花糖苷各劑量組分別予以毛蕊花糖苷(30 mg/kg、60 mg/kg、120 mg/kg)灌胃,給藥劑量參考文獻(xiàn)[4],對(duì)照組及模型組在相同時(shí)間等體積的生理鹽水灌胃,每天給藥1次,每天給藥時(shí)間固定,連續(xù)給藥3 周。末次給藥24 h后進(jìn)行行為學(xué)實(shí)驗(yàn)。
3.4曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn) 將大鼠置于100 cm×80 cm×40 cm的曠場(chǎng)箱中央,曠場(chǎng)箱4面和底部均為黑色,通過(guò)動(dòng)物行為自動(dòng)追蹤系統(tǒng)記錄大鼠在曠場(chǎng)箱內(nèi)5 min的總行程和中間停留時(shí)間。每只大鼠實(shí)驗(yàn)后,清理箱內(nèi)的糞便并使用75%乙醇擦拭曠場(chǎng)箱,以免留下的氣味影響下一只大鼠的實(shí)驗(yàn)。
3.5糖水偏好實(shí)驗(yàn) 動(dòng)物于正式實(shí)驗(yàn)前進(jìn)行糖水適應(yīng)性訓(xùn)練,每籠放置2個(gè)裝有200 mL 1%蔗糖溶液的水瓶24 h,隨后禁食禁水24 h,之后同時(shí)放置1瓶純水和1瓶1%蔗糖溶液(均為200 mL),0.5 h后調(diào)換兩瓶位置,繼續(xù)放置0.5 h后,測(cè)量并計(jì)算每只大鼠的糖水偏好量,糖水偏好量(%)=糖水消耗量/(糖水消耗量+純水消耗量)×100%。
3.6免疫熒光染色法 行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,每組隨機(jī)選取6只大鼠行灌流、冰凍,制備腦組織切片,切片厚度為25 μm。所得切片置于0.01 mol/L PBS(pH 7.4)洗3次,每次5 min。0.3% Triton X-100破膜處理2 h,0.01 mol/L PBS 洗3次,10% BSA封閉1 h,處理好的腦片分別加入 I 抗[GRP78(1∶500)和CHOP(1∶500)]4 ℃孵育48 h,PBS洗3次,再加入FITC標(biāo)記的IgG(1∶1 000)孵育2 h,PBS 洗3次,90%甘油封片,激光共聚焦顯微鏡下觀察、拍照,利用Image-Pro Plus 6.0 圖像分析軟件測(cè)定積分吸光度(integrated absorbance,IA)。
3.7Western blot實(shí)驗(yàn) 行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)束后,每組隨機(jī)選取6只大鼠,斷頭取腦,冰上分離前額葉皮層,剪刀剪碎,每50 mg組織加入50 μL裂解液,冰上研磨,4 ℃ 12 000 r/min離心10 min,吸取上清,BCA法進(jìn)行蛋白定量,加入5×蛋白上樣緩沖液,100 ℃水浴5 min,-80 ℃保存?zhèn)溆谩?0% SDS-PAGE,濃縮膠電壓80 V,15 min,分離膠電壓120 V,直至溴汾藍(lán)跑到分離膠底部。濕轉(zhuǎn)法轉(zhuǎn)膜1 h,將蛋白轉(zhuǎn)至膜上。5%脫脂奶粉溶液(TBST配制)4 ℃過(guò)夜封閉,TBST洗膜3次,每次5 min,加入 I 抗(GRP78為1∶500、CHOP為1∶200、β-actin為1∶200)室溫孵育1 h,TBST洗膜3次,再加入辣根過(guò)氧化物酶標(biāo)記的 II 抗(1∶5 000)室溫孵育1 h,TBST洗膜3次,將膜置于凝膠成像儀中,加入ECL發(fā)光劑,曝光顯影,采用ImageJ軟件分析蛋白表達(dá)情況。
3.8分光光度計(jì)法 每組剩余大鼠行斷頭取腦,冰上分離出前額葉皮層,剪刀剪碎,按照每10 mg組織加入100 μL裂解液的比例加入裂解液,冰上勻漿,4 ℃、20 000 r/min離心15 min,將上清液轉(zhuǎn)移至冰上預(yù)冷的96孔板中,配制反應(yīng)體系,加入適量的Ac-DEVD-pNA(2 mmol/L)后混勻,37 ℃孵育1.5 h,用分光光度計(jì)在λ=405 nm處測(cè)定其吸光度(A)值,測(cè)定caspase-3酶活性。實(shí)驗(yàn)過(guò)程嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書進(jìn)行操作。
采用SPSS 19.0與GraphPad Prism 5.0軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)均采用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示,多組間比較采用單因素方差分析(one-way ANOVA),各組均數(shù)間的兩兩比較采用SNK-q檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。
曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和糖水偏好實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示,6組大鼠間曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)總行程、中間停留時(shí)間和糖水偏好量均有顯著差異(P<0.05)。與對(duì)照組相比,模型組、氟西汀組和毛蕊花糖苷各劑量組曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)總行程、中間停留時(shí)間和糖水偏好量明顯降低(P<0.05);與模型組相比,氟西汀組和毛蕊花糖苷各劑量組曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)總行程、中間停留時(shí)間和糖水偏好量明顯增加,且毛蕊花糖苷高劑量組各指標(biāo)改變最為明顯(P<0.05),見表1。
表1 毛蕊花糖苷對(duì)抑郁癥大鼠行為學(xué)的影響
#P<0.05vscontrol group;*P<0.05vsmodel group.
各組大鼠前額葉皮層GRP78與CHOP表達(dá)情況顯示,被標(biāo)記上綠色的神經(jīng)元為GRP78和CHOP表達(dá)陽(yáng)性,6組大鼠間GRP78與CHOP陽(yáng)性神經(jīng)元的表達(dá)水平均有顯著差異(P<0.05)。與對(duì)照組相比,模型組前額葉皮層GRP78和CHOP的陽(yáng)性神經(jīng)元表達(dá)水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,氟西汀組和毛蕊花糖苷各劑量組前額葉皮層GRP78和CHOP的陽(yáng)性神經(jīng)元表達(dá)水平顯著降低,且毛蕊花糖苷高劑量組GRP78和CHOP陽(yáng)性神經(jīng)元表達(dá)水平降低最為明顯(P<0.05),見圖1、2。
各組大鼠前額葉皮層GRP78與CHOP蛋白表達(dá)情況示,6組間GRP78與CHOP蛋白表達(dá)均有顯著差異(P<0.05)。與對(duì)照組相比,模型組前額葉皮層GRP78和CHOP蛋白表達(dá)水平顯著升高(P<0.05);與模型組相比,氟西汀組和毛蕊花糖苷各劑量組前額葉皮層GRP78和CHOP蛋白表達(dá)水平顯著降低,且毛蕊花糖苷高劑量組GRP78和CHOP蛋白表達(dá)水平降低最為明顯(P<0.05),見圖3。
Figure 1. The observation of GRP78 positive neurons in prefront cortex of the rats in each group (immunofluorescence staining, ×400, scale bar=50 μm). A: control group; B: model group; C: fluoxetine group; D: acteoside-L group; E: acteoside-M group; F: acteoside-H group. Mean±SD.n=6.#P<0.05vscontrol group;*P<0.05vsmodel group.
圖1免疫熒光染色觀察前額葉皮層GRP78陽(yáng)性神經(jīng)元的表達(dá)
Figure 2. The observation of CHOP positive neurons in prefront cortex of the rats in each group (immunofluorescence staining, ×400, scale bar=50 μm). A: control group; B: model group; C: fluoxetine group; D: acteoside-L group; E: acteoside-M group; F: acteoside-H group. Mean±SD.n=6.#P<0.05vscontrol group;*P<0.05vsmodel group.
圖2免疫熒光染色觀察前額葉皮層CHOP陽(yáng)性神經(jīng)元的表達(dá)
6組大鼠間caspase-3酶活性均有顯著差異(P<0.05)。與對(duì)照組相比,模型組前額葉皮層caspase-3酶活性顯著升高(P<0.05);與模型組相比,氟西汀組和毛蕊花糖苷各劑量組caspase-3酶活性顯著降低(P<0.05),見圖4。
抑郁癥是以持續(xù)的心情低落、焦慮、認(rèn)知能力下降及其它行為癥狀等為主要特征的一類精神疾病,已成為自殺死亡的主要原因,并且也是引起其它疾病的危險(xiǎn)因素,給社會(huì)帶來(lái)了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。闡明抑郁癥的神經(jīng)病理機(jī)制,尋找新型、安全、有效的抗抑郁藥已成為亟待解決的問(wèn)題。
在CUMS結(jié)合孤養(yǎng)實(shí)驗(yàn)中,實(shí)驗(yàn)動(dòng)物長(zhǎng)時(shí)間地接受多種不可預(yù)見的溫和應(yīng)激刺激并且與同伴分離,使之比較現(xiàn)實(shí)地模擬人們?cè)谌粘I钪歇?dú)立面對(duì)的各種不期而遇的“困難”。在經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期溫和應(yīng)激刺激后,動(dòng)物的食物消耗和飲水減少,反映了內(nèi)源性抑郁癥的中心癥狀,即快感缺失;同時(shí),該模型還模擬了其它重度抑郁障礙的癥狀表現(xiàn),如運(yùn)動(dòng)能力、探索行為能力和社會(huì)交際能力下降等[7]。因此,一般認(rèn)為通過(guò)CUMS結(jié)合孤養(yǎng)方式制備抑郁癥模型具有高度的有效性,是目前國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)報(bào)道中廣泛使用的抑郁癥模型之一。本研究結(jié)果顯示,抑郁癥模型組大鼠在曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)總行程、中間停留時(shí)間和糖水偏好量較對(duì)照組均減少,表明抑郁癥模型制備成功。
毛蕊花糖苷是從肉蓯蓉中提取出來(lái)的一種苯乙醇苷,是肉蓯蓉的主要活性成分之一,具有抗氧化、抗腫瘤和調(diào)節(jié)免疫等多種藥理作用[3]。近年來(lái)有研究發(fā)現(xiàn),毛蕊花糖苷對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)有保護(hù)作用,其可以通過(guò)提高中樞膽堿能功能、上調(diào)神經(jīng)生長(zhǎng)因子及增加原肌球蛋白受體激酶A的表達(dá)等途徑改善D-半乳糖導(dǎo)致的腦損傷[4,8],亦可以通過(guò)激活PI3K/AKT信號(hào)通路促進(jìn)成年小鼠神經(jīng)干細(xì)胞增殖[6],而毛蕊花糖苷是否具有抗抑郁效應(yīng)未見報(bào)道。本研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過(guò)毛蕊花糖苷治療后,大鼠曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)總行程、中間停留時(shí)間和糖水偏好量較模型組均增加,說(shuō)明大鼠抑郁樣行為得到改善,提示毛蕊花糖苷具有抗抑郁作用,抗抑郁效果與氟西汀相似。
Figure 3. The protein expression of GRP78 and CHOP in prefront cortex of the rats in each group determined by Western blot. A: control group; B: model group; C: fluoxetine group; D: acteoside-L group; E: acteoside-M group; F: acteoside-H group. Mean±SD.n=6.#P<0.05vscontrol group;*P<0.05vsmodel group.
圖3Westernblot檢測(cè)前額葉皮層GRP78和CHOP蛋白的表達(dá)
Figure 4. The effect of acteoside on caspase-3 activity in prefront cortex of the rats in each group. A: control group; B: model group; C: fluoxetine group; D: acteoside-L group; E: acteoside-M group; F: acteoside-H group. Mean±SD.n=6.#P<0.05vscontrol group;*P<0.05vsmodel group.
圖4前額葉皮層caspase-3酶活性的變化
雖然抑郁癥的發(fā)病機(jī)制尚未明確,但越來(lái)越多的證據(jù)顯示,細(xì)胞凋亡與抑郁癥的發(fā)生發(fā)展關(guān)系密切[9-11]。細(xì)胞凋亡在不同的環(huán)境或刺激條件下,會(huì)由不同的途徑介導(dǎo)。ERS是近年來(lái)新發(fā)現(xiàn)的一種介導(dǎo)細(xì)胞凋亡的途徑。研究認(rèn)為,慢性應(yīng)激可以通過(guò)ERS介導(dǎo)腦區(qū)神經(jīng)元凋亡、數(shù)目減少,進(jìn)而導(dǎo)致突觸聯(lián)系減少,最終引起抑郁樣行為的發(fā)生[12-13]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是存在于細(xì)胞內(nèi)的一種負(fù)責(zé)蛋白質(zhì)折疊和修飾的細(xì)胞器。生理狀態(tài)下,熱休克蛋白70(heat shock protein 70,HSP70)家族的成員GRP78作為分子伴侶,參與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)的折疊與轉(zhuǎn)運(yùn),維持細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)定[14];病理或應(yīng)激條件下,GRP78的活性增強(qiáng),激活ERS通路,減少蛋白錯(cuò)誤折疊的發(fā)生,以保護(hù)細(xì)胞正常的狀態(tài);如果應(yīng)激過(guò)度,超過(guò)了GRP78的處理能力,便通過(guò)PERK-eIF2α通路促進(jìn)活化轉(zhuǎn)錄因子4(activating transcription factor 4,ATF4)表達(dá),后者又可進(jìn)一步促進(jìn)CHOP表達(dá)升高,而CHOP可以促進(jìn)Bax的表達(dá),Bax是Bcl-2家族中促凋亡因子,Bax的過(guò)度表達(dá)可使細(xì)胞趨于死亡,此過(guò)程即為ERS介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡[15-16]。故無(wú)論是生理狀態(tài)還是應(yīng)激狀態(tài),GRP78在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上蛋白質(zhì)的合成過(guò)程中都發(fā)揮著重要的作用,是內(nèi)質(zhì)網(wǎng)關(guān)鍵的分子伴侶,也是ERS過(guò)程中重要的調(diào)控因子。因其在ERS發(fā)生時(shí)表達(dá)水平升高,被認(rèn)為是ERS激活的標(biāo)志蛋白[17]。同時(shí)CHOP在ERS發(fā)生時(shí)表達(dá)水平也升高,也被認(rèn)為是ERS激活的關(guān)鍵蛋白[18]。本研究通過(guò)免疫熒光組化和Western blot法檢測(cè)大鼠前額葉皮層GRP78和CHOP的表達(dá),發(fā)現(xiàn)模型組大鼠GRP78和CHOP的表達(dá)較對(duì)照組均明顯增加,提示ERS參與了抑郁癥的發(fā)生發(fā)展過(guò)程;而毛蕊花糖苷各劑量組和氟西汀組GRP78和CHOP的表達(dá)較模型組均明顯下降,其中,毛蕊花糖苷高劑量組GRP78和CHOP的表達(dá)改變最為明顯,提示毛蕊花糖苷可以通過(guò)降低ERS應(yīng)激程度發(fā)揮抗抑郁效應(yīng)。
Caspase-3 作為一種促凋亡蛋白,屬于caspase蛋白激酶家族成員,廣泛分布于腦組織中,是細(xì)胞凋亡過(guò)程中的關(guān)鍵執(zhí)行分子,其表達(dá)變化與細(xì)胞的生死存亡密切相關(guān)[19-20]。本研究通過(guò)分光光度計(jì)檢測(cè)大鼠前額葉皮層caspase-3酶活性,發(fā)現(xiàn)模型組大鼠caspase-3酶活性較對(duì)照組明顯升高,而毛蕊花糖苷各劑量組和氟西汀組caspase-3酶活性較模型組明顯降低。提示毛蕊花糖苷可能通過(guò)降低細(xì)胞凋亡程度發(fā)揮抗抑郁效應(yīng)。
綜上所述,毛蕊花糖苷可以改善抑郁癥大鼠的抑郁樣行為,具有抗抑郁效應(yīng),其抗抑郁機(jī)制可能與緩解ERS應(yīng)激程度、減少細(xì)胞凋亡有關(guān)。但何種劑量的毛蕊花糖苷作用效果最好及其具體作用機(jī)制還需進(jìn)一步研究明確。
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