慢性束缚抑郁模型大鼠前额叶代谢组学研究

研究背景抑郁症是一种以显著、持久的情绪低落为主要临床特征的常见情感性精神疾病。其发病率、致死率高。长期持续的抑郁症状可导致严重的认知功能障碍,给患者、家庭以及社会带来了沉重的疾病负担。WHO预计,2030年抑郁症将上升为世界第一大负担疾病。尽管大量的科学研究对抑郁症的发病机制进行了探索,提出来了各种机制假说,但是抑郁症确切的发病机制仍然不清。研究表明慢性应激在抑郁症的发病中发挥重要作用,其可导致前额叶(prefrontal cortex,PFC)的结构和功能改变。针对抑郁症患者的脑部影像学研究显示PFC体积减小及活性降低。由此可知,PFC结构功能改变与抑郁症的发生发展高度相关。目的本研究采用非靶向气相色谱-质谱联用技术(gas chromatography-mass spectrometry,GC-MS)分析慢性束缚刺激(chronic restraint stress,CRS)抑郁模型大鼠PFC中代谢物质改变,从而探索抑郁症发病的可能分子机制。方法1.crs抑郁模型构建:领取35只雄性sd(sprague-dawley)大鼠,适应环境一周后,根据糖水偏好试验和(或)运动试验的结果,排除具有异常值的大鼠;剩余的大鼠随机分为crs组和正常对照(non-stressedcontrol,con)组,每天刺激6小时、连续刺激21天后对两组大鼠进行行为学评价;最后,根据糖水偏好试验结果将crs组分为刺激敏感组和刺激不敏感组,仅刺激敏感组和con组用于后期分析。2.采用非靶向gc-ms代谢组学方法检测两组大鼠pfc组织代谢谱改变,采用多变量统计和单变量统计方法,以及benjamini-hochberg校正后,筛选出crs组和con组之间差异代谢物;采用matlab软件对以上差异代谢物进行热图分析。3.采用ipa软件对以上差异代谢物质进行生物信息学功能分析,探索参与抑郁症发病的代谢通路改变。结果1.根据运动试验结果值的95%参考区间和(或)糖水偏好结果值的95%百分位区间,排除5只具有异常值的大鼠;剩余的30只大鼠随机分为crs组(n=20)和con组(n=10);刺激结束后,根据糖水偏好结果,crs组中8只大鼠被归为刺激敏感组、12只大鼠为刺激不敏感组;为保持组间平衡,随机在con组中挑取8只大鼠;最后,16只大鼠(crs敏感组,n=8;con组,n=8)被用于后期分析。2.与con组相比,crs组大鼠的体重增长降低(p<0.01)、糖水偏好显著降低(p<0.05)、强迫游泳静止时间延长(p<0.05),提示CRS组大鼠表现出明显的抑郁样行为;在旷野试验和高架十字迷宫试验中,CRS组和CON组之间无统计学差异,提示CRS组大鼠无焦虑样行为。3.结合多变量统计和单变量统计方法,以及Benjamini-Hochberg校正后,CRS组和CON组大鼠PFC之间发现36种差异代谢物。4.生物信息学功能分析结果显示,这36种差异代谢物主要与氨基酸代谢、能量代谢和脂质代谢有关。结论1.慢性束缚刺激可诱发大鼠抑郁样行为,而无焦虑样行为。2.采用非靶向GC-MS代谢组学方法发现CRS组大鼠的PFC中存在代谢紊乱,这种代谢紊乱主要涉及氨基酸代谢紊乱、能量代谢紊乱和脂质代谢紊乱。此结果为探索抑郁症的发病机制奠定了基础。