不同应激方式导致大鼠海马神经元损伤的机制探讨

背景和目的： 抑郁症是目前临床常见的精神障碍之一，如今抑郁症的患病率正逐年攀升。应激性生活事件具有慢性、低强度、长期存在等特点，是抑郁症最常见的诱发因素，具有不可预测性。这类生活事件越多，程度越严重，抑郁症的发生率越高。 海马是认知和情绪反应的重要中枢，也是应激易损伤的靶器官，长期严重抑郁症患者出现海马体积缩小，而在抑郁模型动物研究中也发现海马神经细胞数量减少或神经细胞凋亡增加。有研究表明，应激时能引起HPA轴的过度激活，使神经反应性增强，导致ACTH和血浆糖皮质激素合成释放增加，而中枢炎性细胞因子IL-1β含量亦显著增多。本课题组的前期研究表明，IL-1β表达增多（如腹腔注射LPS或脑室注射IL-1β），可以引起CREB和BDNF表达下调。BDNF是脑内重要的神经营养因子，对神经元的生存和发育起到关键作用，缺乏BDNF又可加重细胞萎缩和凋亡。 因此，本研究在前期研究基础上，探讨不可预测应激与可预测应激对海马损伤的机制。以慢性不可预测应激与慢性束缚性应激（慢性可预测应激）建立动物模型，研究大鼠行为学、血清皮质酮的改变，海马脑区BDNF、IL-1β的表达，以及海马各脑区神经细胞凋亡和神经细胞数量变化，并分析其可能的生物学机制，为抑郁症的预防提供理论和实验依据。 材料和方法： 成年雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠24只，体重240-280g，适应性饲养一周后随机分为3组：正常对照组(以下称对照组)；慢性不可预测应激组（以下称慢性应激组）；慢性束缚性应激组（以下称束缚应激组），每组8只。对照组大笼合养，每笼4只；慢性应激组接受21天慢性不可预测性应激，束缚应激组接受21天慢性束缚性应激，均单笼孤养。应激过程中每周进行自发活动测量并称量大鼠体重，第1、7、14、21天断尾取血；应激结束后进行1%蔗糖水消耗实验以观察大鼠抑郁行为的变化，ELISA法测血清皮质酮水平，免疫组化方法测大鼠海马各脑区BDNF、IL-1β蛋白表达，尼氏染色法观察海马神经细胞数量变化，TUNEL法测海马神经元凋亡。应用EXCEL 2003与SPSS13.0统计软件进行分析处理。实验结果以均数±标准差((x|-)±s)表示。各组间比较采用单因素方差分析（ANOVA），方差不齐的数据采用非参数检验，以P<0.05为差异有显著性。 结果： 1.自发活动实验 应激第21天，与对照组相比，慢性应激组大鼠与束缚应激组大鼠的总路程、中央路程均减少（P<0.05）。 2. 1%蔗糖水消耗试验 21天慢性应激后，与对照组相比，慢性应激组与束缚应激组大鼠的蔗糖水消耗量均减少（P<0.05）；蔗糖水消耗百分比均显著减少（P<0.01）。 3.不同应激方式对大鼠体重的影响 慢性应激过程中，与对照组相比，第1周束缚应激组体重增长率显著降低（P<0.01）；第2、3周慢性应激组与束缚应激组大鼠体重增长率均降低（P<0.05，P<0.01）。第1周束缚应激组大鼠体重增长率显著低于慢性应激组，呈现负增长（P<0.01），第3周束缚应激组体重增长率显著高于慢性应激组（P<0.01）。 4.不同应激方式对大鼠血清皮质酮水平的影响 慢性应激过程中，与对照组相比，慢性应激组与束缚应激组大鼠皮质酮水平均显著升高（P<0.01）；束缚应激组在应激第1、7天皮质酮水平高于慢性应激组（P<0.05，P<0.01），在应激第14、21天皮质酮水平显著低于慢性应激组（P<0.01）。 5.不同应激方式对海马BDNF表达的影响 与对照组相比，慢性应激组大鼠CA1、CA3区BDNF表达降低（P<0.01，P<0.05），束缚应激组大鼠CA3区BDNF表达降低（P<0.05）。 6.不同应激方式对海马IL-1β表达的影响 与对照组相比，慢性应激组与束缚应激组大鼠IL－1β在海马CA1、CA3区及齿状回表达水平的差异无统计学意义（P>0.05）。 7.不同应激方式对大鼠海马神经元数量的影响 与对照组相比，慢性应激组CA1、CA3区与齿状回（DG区）神经细胞数量均减少（P<0.05）；束缚应激组CA3区与DG区神经细胞数量减少（P<0.05）。 8.不同应激方式对大鼠海马神经元凋亡的影响 与对照组相比，慢性应激组大鼠DG区神经细胞凋亡增加（P<0.05，H-Test），束缚应激组大鼠海马各区细胞凋亡差别无统计学意义（P>0.05）。 结论： 1.慢性不可预测应激与慢性束缚性应激均可使大鼠出现抑郁样行为，并导致海马损伤，其共同机制可能是过度激活HPA轴引起高糖皮质激素血症，由糖皮质激素造成的海马神经元损伤。 2.慢性不可预测应激对海马神经元的损伤比3h/d的慢性束缚性应激（慢性可预测应激）更严重。