趙 燕， 付 玉

(成都體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院, 四川 成都 610041)

自主跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)慢性不可預(yù)見(jiàn)性輕度應(yīng)激大鼠抑郁樣行為及神經(jīng)內(nèi)分泌因子近日節(jié)律的影響*

趙 燕△， 付 玉

(成都體育學(xué)院運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)與健康學(xué)院, 四川 成都 610041)

目的探討8周自主跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)慢性不可預(yù)見(jiàn)性輕度應(yīng)激(CUMS)大鼠抑郁樣行為及外周神經(jīng)內(nèi)分泌因子生物節(jié)律表達(dá)的影響，從時(shí)間生物學(xué)方面探討運(yùn)動(dòng)抗抑郁、促進(jìn)腦康復(fù)的作用機(jī)制。方法雄性SD大鼠90只，隨機(jī)分為對(duì)照(control)組、模型(model)組及模型運(yùn)動(dòng)(model+exercise)組。采用CUMS方式建立抑郁模型，模型運(yùn)動(dòng)組前5周自愿跑輪，從第6周開(kāi)始，附加21 d慢性復(fù)合應(yīng)激，模型組于同一時(shí)點(diǎn)造模21 d。采用糖水偏好實(shí)驗(yàn)、曠場(chǎng)行為及高架十字迷宮系統(tǒng)觀測(cè)大鼠焦慮情緒的行為學(xué)變化。行為學(xué)檢測(cè)結(jié)束后第2天，連續(xù)24 h分6個(gè)時(shí)點(diǎn)(ZT1、ZT5、ZT9、ZT13、ZT17、ZT21)處死動(dòng)物取血，每個(gè)時(shí)點(diǎn)處死5只大鼠，放射免疫法測(cè)定上述6個(gè)時(shí)點(diǎn)血清促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)含量，ELISA檢測(cè)6個(gè)相同時(shí)點(diǎn)血清皮質(zhì)酮(CORT)、褪黑素(MT)及血管活性腸肽(VIP)的含量，采用單一余弦法擬合曲線比較慢性應(yīng)激大鼠各指標(biāo)的節(jié)律周期、振幅、峰相位、中值的變化特點(diǎn)以及運(yùn)動(dòng)對(duì)其的影響。結(jié)果與對(duì)照組相比，21 d的CUMS使模型組大鼠體重增加量明顯減少(P<0.01)，糖水消耗量明顯降低(P<0.01)；曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中爬格數(shù)、直立次數(shù)及中央格停留時(shí)間均顯著下降，而糞粒數(shù)明顯增多(P<0.01)；高架十字迷宮中開(kāi)放臂停留時(shí)間的百分比和開(kāi)放臂進(jìn)入次數(shù)的百分比明顯降低(P<0.01)。運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS誘導(dǎo)的大鼠抑郁樣行為有明顯的改善作用。血漿近日節(jié)律輸出肽及相關(guān)激素方面，慢性應(yīng)激至抑郁樣行為充分表達(dá)后，模型組大鼠血漿ACTH、CORT的相位與對(duì)照組完全相反，表現(xiàn)為時(shí)相的大幅度提前、含量波動(dòng)幅度減小、晝夜分泌節(jié)律紊亂；MT的24 h分泌節(jié)律完全喪失且整體水平下降，表達(dá)量顯著低于對(duì)照組；VIP雖仍存在24 h節(jié)律，但振幅明顯低于對(duì)照組，峰相位也延遲6 h，表達(dá)量顯著高于對(duì)照組。8周跑輪運(yùn)動(dòng)能顯著改善應(yīng)激大鼠的抑郁樣行為及激素分泌量的異常，使血漿ACTH、MT、CORT和VIP的近日節(jié)律恢復(fù)正常。結(jié)論運(yùn)動(dòng)可拮抗CUMS致大鼠的抑郁樣行為，其作用機(jī)制可能與其在一定程度上能夠調(diào)整外周神經(jīng)內(nèi)分泌激素的晝夜節(jié)律性和改變激素的分泌量有關(guān)。

自主跑輪運(yùn)動(dòng)； 慢性不可預(yù)見(jiàn)性輕度應(yīng)激； 抑郁樣行為； 神經(jīng)內(nèi)分泌因子； 生物節(jié)律

哺乳動(dòng)物的生理功能受內(nèi)源性生物鐘產(chǎn)生的近日節(jié)律(也稱(chēng)為晝夜節(jié)律)影響。這個(gè)生物鐘以丘腦下部的視交叉上核(suprachiasmatic nucleus，SCN)作為主起搏器，產(chǎn)生與周?chē)h(huán)境同步化的近日節(jié)律[1]。近日節(jié)律鐘系統(tǒng)由一系列具有正向或負(fù)向調(diào)節(jié)功能的鐘基因及其產(chǎn)物構(gòu)成復(fù)雜的反饋網(wǎng)絡(luò)，并以近日鐘基因轉(zhuǎn)錄/翻譯調(diào)控所形成的分子振蕩為機(jī)制，參與調(diào)控近日節(jié)律的生理和行為[2]。機(jī)體的生理功能、生化代謝、行為改變等均表現(xiàn)出穩(wěn)定的晝夜節(jié)律現(xiàn)象，包括睡眠-覺(jué)醒交替、體溫節(jié)律及激素的分泌節(jié)律等。生物節(jié)律保證人體更好地適應(yīng)外在環(huán)境的變化，如果發(fā)生紊亂，可能誘發(fā)多種生理性和精神性疾病。研究發(fā)現(xiàn)人體生物周期節(jié)律的紊亂與抑郁癥的發(fā)生關(guān)系密切[3-4]。抑郁癥患者和模型動(dòng)物均有明顯的近日節(jié)律改變，主要表現(xiàn)為睡眠障礙、情緒日夜變化和核心體溫的改變，以及激素、神經(jīng)遞質(zhì)等合成、分泌和代謝晝夜節(jié)律的失調(diào)，特別是褪黑素(melatonin，MT)及下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic-pituitary-adrenal axis，HPA軸)的時(shí)相及分泌模式的異常[5-6]。

SCN接受來(lái)自視網(wǎng)膜的光信息經(jīng)視網(wǎng)膜-下丘腦路徑控制絕大多數(shù)外周節(jié)奏(例如睡眠/喚醒、激素和體溫等)，其主要授時(shí)因子或同步器為光-暗周期。而運(yùn)動(dòng)作為一種非光照性刺激也被證實(shí)可以改變生物鐘功能，它通過(guò)提供反饋信息給生物鐘調(diào)節(jié)人體的晝夜節(jié)律[7-8]。運(yùn)動(dòng)對(duì)晝夜節(jié)律起搏器的反饋?zhàn)饔迷谏锕?jié)律紊亂和抑郁癥之間提供了重要聯(lián)系。大量研究表明，適度的體育鍛煉可對(duì)身心健康產(chǎn)生極為有益的影響，如有效降低應(yīng)激損傷、改善負(fù)性情緒、提高認(rèn)知和自我意識(shí)等[9-10]。作為一種非藥物的應(yīng)對(duì)策略，運(yùn)動(dòng)在一定程度上被認(rèn)為等效于心理療法，甚至比其它行為干預(yù)更有效。盡管許多研究表明體育鍛煉可以改善人和模型動(dòng)物的情緒，然而，運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)激誘導(dǎo)的血漿激素和肽類(lèi)的晝夜節(jié)律變化尚無(wú)文獻(xiàn)報(bào)道。

抑郁癥的發(fā)生與晝夜節(jié)律紊亂之間存在著密切的聯(lián)系，而重新構(gòu)建正常的晝夜節(jié)律可能具有抗抑郁的作用。慢性不可預(yù)見(jiàn)性輕度應(yīng)激(chronic unpredictable mild stress，CUMS)是一種被廣泛認(rèn)可的抑郁癥動(dòng)物造模方法，具有良好的外觀效應(yīng)、預(yù)測(cè)性和建構(gòu)效度[11]。因此，本研究以近日節(jié)律為研究重點(diǎn)，通過(guò)觀察8周自愿跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠抑郁樣行為及外周神經(jīng)內(nèi)分泌因子表達(dá)的生物節(jié)律的影響，從時(shí)間生物學(xué)方面探討運(yùn)動(dòng)抗抑郁的作用機(jī)制。

材 料 和 方 法

1動(dòng)物

健康清潔級(jí)雄性SD大鼠90只，由四川大學(xué)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物中心提供，合格證編號(hào)為SYXK(川)2009-045。研究開(kāi)始時(shí)體重(220±20) g，自由飲食，光/暗周期為12 h/12 h(開(kāi)燈時(shí)間19：00，關(guān)燈時(shí)間7:00)，溫度為(20±2) ℃。

2主要試劑及儀器

大鼠血清皮質(zhì)酮(corticosterone，CORT)、MT及血管活性腸肽(vasoactive intestinal peptide，VIP)ElISA試劑盒均購(gòu)自Rapid Micro Bio；大鼠血清促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone，ACTH)放免分析試劑盒由北京北方生物技術(shù)研究所提供。全自動(dòng)多功能酶標(biāo)儀(Thermo)；電熱恒溫培養(yǎng)箱(天津泰斯特)；半自動(dòng)洗板機(jī)(Thermo)。

3主要方法

3.1實(shí)驗(yàn)分組與模型的建立 實(shí)驗(yàn)前用曠場(chǎng)分析法對(duì)每只大鼠進(jìn)行行為學(xué)評(píng)分，選擇各項(xiàng)行為學(xué)指標(biāo)得分相近的大鼠適應(yīng)環(huán)境飼養(yǎng)3 d后，隨機(jī)分為對(duì)照(control)組、模型(model)組及模型運(yùn)動(dòng)(model+exercise)組，每組30只，模型組及模型運(yùn)動(dòng)組單只飼養(yǎng)。采用慢性溫和不可預(yù)見(jiàn)性應(yīng)激方式建立抑郁癥模型，此方法由以下不同應(yīng)激原組成：束縛(1 h)、搖晃(130 r/min，2 h)、鼠籠傾斜(整夜)、濕墊料(24 h)、冷刺激(4 ℃，1 h)、并籠(整夜)、禁食(24 h)、斷水(24 h)、夾尾(3 min)、晝/夜顛倒(24 h)。大鼠每天暴露于2種應(yīng)激原中，順序隨機(jī)，共21 d。3組分別飼養(yǎng)于獨(dú)立房間，避免組間干擾。

3.2運(yùn)動(dòng)方案及各組處理 模型運(yùn)動(dòng)組飼養(yǎng)籠中配置一自由轉(zhuǎn)動(dòng)跑輪(直徑32 cm，寬10 cm，周長(zhǎng)1 m，旋轉(zhuǎn)阻力約相當(dāng)于100 g物體的重力)，大鼠可自由上輪跑步，紅外線檢測(cè)裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)分析轉(zhuǎn)輪情況，跑輪運(yùn)動(dòng)的平均距離約280 m/d, 每日進(jìn)行跑輪圈數(shù)的記錄與清零，共訓(xùn)練8周。模型組前5周正常飼養(yǎng)，從第6周開(kāi)始給予為期21 d的復(fù)合應(yīng)激刺激以造模；而模型運(yùn)動(dòng)組前5周運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練，從第6周開(kāi)始在原有運(yùn)動(dòng)訓(xùn)練的基礎(chǔ)上給予上述同樣刺激以造模；對(duì)照組在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中正常飼養(yǎng)，不受人為因素打擾。

3.3指標(biāo)檢測(cè) (1)體重增加量測(cè)定：分別測(cè)量并記錄大鼠實(shí)驗(yàn)前1 d和行為學(xué)測(cè)試后的體重，然后計(jì)算比較各組大鼠體重增長(zhǎng)量。(2)糖水消耗實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)前48 h，訓(xùn)練大鼠適應(yīng)1%蔗糖水，然后斷水4 h，所有大鼠單籠放置，同時(shí)給予預(yù)先稱(chēng)重的2瓶水(分別為1%蔗糖水和純水)，測(cè)定1 h糖水和純水消耗量，計(jì)算糖水飲用百分比(%)=糖水消耗量/(純水消耗量+糖水消耗量)×100%。(3)曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)：實(shí)驗(yàn)裝置為一灰色、頂部無(wú)蓋、內(nèi)壁均為黑色的木制敞箱，大小約100 cm×100 cm×50 cm，底面劃分成25個(gè)方格(20 cm×20 cm)。實(shí)驗(yàn)時(shí)將大鼠輕置于敞箱中心方格內(nèi)，觀察5 min內(nèi)活動(dòng)情況。觀察指標(biāo)包括：運(yùn)動(dòng)力即爬格數(shù)，觀察期內(nèi)大鼠四肢所爬過(guò)的格子數(shù)；直立數(shù)，觀察期內(nèi)后肢站立，前肢離地1 cm以上，不包括理毛現(xiàn)象的次數(shù)；中央格停留時(shí)間，從放入開(kāi)場(chǎng)試驗(yàn)箱中心開(kāi)始至大鼠進(jìn)入外圍格的時(shí)間；糞粒數(shù)，在觀察時(shí)間內(nèi)大鼠所排出的糞粒數(shù)。觀察完畢，清潔敞箱，用乙醇除氣味后再進(jìn)行下一次觀察。(4)高架十字迷宮：迷宮由4個(gè)臂組成，2個(gè)相反方向的開(kāi)放臂(50 cm×10 cm)和2個(gè)相反方向的封閉臂(50 cm×10 cm×40 cm)，頂部敞開(kāi)，開(kāi)放臂與封閉臂交叉處有一10 cm×10 cm的中央敞開(kāi)部，封閉臂和開(kāi)放臂的底部離地面50 cm。將實(shí)驗(yàn)大鼠放于迷宮中央，面向一個(gè)開(kāi)放臂，記錄5 min內(nèi)大鼠的活動(dòng)情況。觀察指標(biāo)包括：5 min內(nèi)四肢全部進(jìn)入開(kāi)放臂或封閉臂的次數(shù)，及在兩臂停留的時(shí)間，計(jì)算大鼠進(jìn)入開(kāi)放臂的次數(shù)(open-arms entries，OE)和在開(kāi)放臂滯留時(shí)間(open-arms time，OT)分別占兩臂總次數(shù)(total entries，TE)和總時(shí)間(total time，TT)的百分比。實(shí)驗(yàn)完成后將小鼠取出，將兩臂清理干凈，噴灑乙醇除去氣味，再進(jìn)行下1只大鼠測(cè)試。(5)不同時(shí)點(diǎn)血清ACTH、CORT、MT和VIP含量檢測(cè)：行為學(xué)檢測(cè)結(jié)束后第2天，連續(xù)24 h分6個(gè)時(shí)點(diǎn)(ZT1、5、9、13、17、21)斷頭處死大鼠，每個(gè)時(shí)點(diǎn)處死5只，取血收集于EDTA處理的離心管中，室溫靜置10 min，2 500 r/min離心10 min后吸取上層血清，分裝放入-80 ℃低溫冰箱保存?zhèn)溆?。放射免疫法檢測(cè)上述6個(gè)時(shí)點(diǎn)血清ACTH含量；ELISA法檢測(cè)6個(gè)相同時(shí)點(diǎn)血清CORT、MT和VIP含量，具體操作按試劑盒說(shuō)明書(shū)所述步驟進(jìn)行。

4統(tǒng)計(jì)學(xué)處理

采用SPSS 20.0進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。余弦節(jié)律統(tǒng)計(jì)采用Halberg余弦軟件。數(shù)據(jù)以均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差(mean±SD)表示。不同組間比較用單因素方差分析，方差齊者采用Bonferroni校正的t檢驗(yàn)，方差不齊者用Dunnett’ T3檢驗(yàn)。以P<0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

結(jié) 果

1運(yùn)動(dòng)對(duì)各組大鼠體重的影響

與對(duì)照組相比，21 d的CUMS使模型組大鼠體重增加量顯著下降(P<0.01)。8周跑輪運(yùn)動(dòng)使模型運(yùn)動(dòng)組大鼠體重增加量較模型組顯著升高(P<0.05)，見(jiàn)表1。

2運(yùn)動(dòng)對(duì)各組大鼠行為學(xué)的影響

糖水消耗實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照組比較，21 d的CUMS使模型組大鼠糖水消耗量和糖水偏好度均顯著降低(P<0.01)；經(jīng)過(guò)8周自愿跑輪運(yùn)動(dòng)，模型運(yùn)動(dòng)組大鼠的糖水消耗量和糖水偏好度較模型組顯著上升(P<0.05)，提示運(yùn)動(dòng)可在一定程度上逆轉(zhuǎn)CUMS大鼠的快感缺失，見(jiàn)表2。

表1 各組大鼠體重變化的比較

**P<0.01vscontrol group;#P<0.05vsmodel group.

表2各組大鼠糖水偏愛(ài)度的比較

Table 2. The comparison of sucrose preference in each group (Mean±SD.n=30)

GroupSucroseconsumption(g)Sucrosepreference(%)Control26．17±4．3380．28±15．77Model9．92±6．71??51．64±19．26??Model+exercise21．53±5．52#71．15±16．36#

**P<0.01vscontrol group;#P<0.05vsmodel group.

曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，與對(duì)照組相比，CUMS使模型組大鼠爬格數(shù)、直立次數(shù)及中央格停留時(shí)間均顯著下降(P<0.01)，而糞粒數(shù)明顯增多(P<0.01)；與模型組比較，經(jīng)過(guò)8周自主跑輪運(yùn)動(dòng)，模型運(yùn)動(dòng)組大鼠的爬格數(shù)、直立次數(shù)及中央格停留時(shí)間均明顯增加(P<0.05)，而糞粒數(shù)顯著減少(P<0.05)，見(jiàn)表3。

高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，模型組大鼠在開(kāi)放臂進(jìn)入次數(shù)(OE)、開(kāi)放臂滯留時(shí)間(OT)分別占兩臂總次數(shù)(TE)和總時(shí)間(TT)的百分比方面顯著低于對(duì)照組(P<0.01)。與模型組相比，8周跑輪運(yùn)動(dòng)組大鼠進(jìn)入開(kāi)放臂次數(shù)的百分?jǐn)?shù)和進(jìn)入開(kāi)放臂時(shí)間的百分?jǐn)?shù)均明顯增大(P<0.05)，見(jiàn)表4。

表3 各組大鼠曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較

**P<0.01vscontrol group;#P<0.05vsmodel group.

表4 各組大鼠高架十字迷宮實(shí)驗(yàn)結(jié)果的比較

**P<0.01vscontrol group;#P<0.05vsmodel group.

3各組大鼠不同時(shí)間點(diǎn)血清ACTH、CORT、MT和VIP含量及晝夜節(jié)律參數(shù)特征的比較

慢性應(yīng)激至抑郁樣行為充分表達(dá)后，模型組大鼠血清ACTH和CORT的晝夜分泌節(jié)律紊亂、含量波動(dòng)幅度減小、節(jié)律性減弱；峰相位與對(duì)照組完全相反，時(shí)相大幅度提前，且振幅降低。經(jīng)8周自愿跑輪后，模型運(yùn)動(dòng)組大鼠晝夜分泌節(jié)律性及峰相位恢復(fù)，接近對(duì)照組，振幅提高,見(jiàn)圖1及表5、6。

經(jīng)過(guò)21 d的CUMS造模后，模型組大鼠血清MT的24 h分泌節(jié)律完全喪失，表達(dá)量顯著降低，波動(dòng)幅度減少，且整體水平下調(diào)；MT生物節(jié)律紊亂，振幅減小，峰相位大幅提前14 h。經(jīng)8周跑輪訓(xùn)練后，模型運(yùn)動(dòng)組大鼠血清MT含量顯著上升，晝夜分泌節(jié)律恢復(fù)，且整體水平上調(diào)，接近對(duì)照組；MT振幅提高，峰相位接近正常,見(jiàn)圖2、表7。

經(jīng)過(guò)21 d的CUMS造模后，模型組大鼠血清VIP的24 h表達(dá)量顯著高于對(duì)照組，含量波動(dòng)幅度降低；在生物節(jié)律方面，雖仍存在晝夜節(jié)律，但振幅明顯低于對(duì)照組，峰相位也延遲6 h。8周自愿跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)模型大鼠血清VIP的異常表達(dá)量有一定抑制作用,VIP的振幅及時(shí)相均接近對(duì)照組,見(jiàn)圖2、表8。

Figure 1. The concentrations of plasma ACTH and CORT at different time points in each group. Mean±SD.n=30.

圖1各組大鼠不同時(shí)點(diǎn)血清ACTH和CORT含量的變化

表5 各組大鼠ACTH晝夜節(jié)律參數(shù)的比較

360 degrees=24 h； phase reference: 00∶00=0 degree. CI: confidence interval.P<0.05, meaning existence of circadian rhythm by single cosinor method.

表6 各組大鼠CORT晝夜節(jié)律參數(shù)比較

360 degrees=24 h； phase reference: 00∶00=0 degree. CI: confidence interval.P<0.05, meaning existence of circadian rhythm by single cosinor method.

Figure 2. The concentrations of plasma MT and VIP at different time points in each group. Mean±SD.n=30.*P<0.05vscontrol group；#P<0.05vsmodel group.

圖2各組大鼠不同時(shí)點(diǎn)血清MT和VIP含量的變化

表7 各組大鼠MT晝夜節(jié)律參數(shù)比較

360 degrees=24 h； phase reference: 00∶00=0 degree. CI: confidence interval.P<0.05, meaning existence of circadian rhythm by single cosinor method.

表8 各組大鼠VIP晝夜節(jié)律參數(shù)的比較

360 degrees=24 h； phase reference: 00∶00=0 degree. CI: confidence interval.P<0.05, meaning existence of circadian rhythm by single cosinor method.

討 論

CUMS是經(jīng)典的抑郁動(dòng)物模型建立方法，其理論基礎(chǔ)、癥狀效應(yīng)及藥理學(xué)特征被國(guó)內(nèi)外廣泛認(rèn)可。本研究采用CUMS結(jié)合孤養(yǎng)的方法建立慢性應(yīng)激抑郁大鼠模型，觀察大鼠抑郁樣行為，并使用糖水實(shí)驗(yàn)、曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)和高架十字迷宮進(jìn)行抑郁模型動(dòng)物的行為學(xué)評(píng)價(jià)。在糖水消耗實(shí)驗(yàn)中，與對(duì)照組比較，經(jīng)21 d CUMS處理的模型組大鼠的糖水消耗量及偏愛(ài)度均顯著下降，表明CUMS應(yīng)激后的大鼠表現(xiàn)出快感缺失，提示其出現(xiàn)抑郁樣的典型癥狀。曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中，爬格數(shù)和直立數(shù)可以反映動(dòng)物的探究性行為，中央格停留時(shí)間的長(zhǎng)短可衡量大鼠的焦慮情緒，而糞粒數(shù)是反映交感神經(jīng)活動(dòng)的一個(gè)指標(biāo)，焦慮時(shí)排便就多，糞粒數(shù)相應(yīng)也多。與對(duì)照組相比，21 d的CUMS刺激后，模型組大鼠活動(dòng)力明顯降低，表現(xiàn)為爬格數(shù)、直立次數(shù)及中央格停留時(shí)間顯著下降，糞粒數(shù)明顯增多。本研究還采用高架十字迷宮來(lái)測(cè)試大鼠情緒的變化。高架十字迷宮是利用動(dòng)物對(duì)新異環(huán)境的探究特性和對(duì)高懸敞開(kāi)臂的恐懼形成矛盾沖突行為。進(jìn)入開(kāi)放臂的次數(shù)和在開(kāi)放臂滯留時(shí)間反映動(dòng)物的焦慮狀態(tài)，兩臂總次數(shù)與總時(shí)間反映動(dòng)物的活動(dòng)性，焦慮狀態(tài)可使DE/TE與OT/TT明顯降低，而抗焦慮劑使兩者增高。高架十字迷宮試驗(yàn)結(jié)果顯示，模型大鼠在OE/TE和OT/TT方面顯著低于對(duì)照組，說(shuō)明CUMS刺激對(duì)大鼠的焦慮情緒有明顯影響。以上行為學(xué)改變與抑郁癥患者所表現(xiàn)的精神運(yùn)動(dòng)改變、興趣減退及快感喪失有一定程度的相似性，表明CUMS致大鼠出現(xiàn)抑郁樣行為，造模成功。

動(dòng)物實(shí)驗(yàn)證實(shí)，運(yùn)動(dòng)鍛煉可以改善慢性應(yīng)激所導(dǎo)致的抑郁動(dòng)物的抑郁樣行為[12-15]。然而，不同的運(yùn)動(dòng)干預(yù)節(jié)點(diǎn)抗抑郁作用可能不同。如果運(yùn)動(dòng)干預(yù)僅發(fā)生在慢性應(yīng)激抑郁模型建立前，大鼠的行為學(xué)測(cè)試中糖水消耗和曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)得分可能較低；而在抑郁模型建立過(guò)程中也伴隨運(yùn)動(dòng)鍛煉，則運(yùn)動(dòng)改善抑郁樣行為的效果更佳[16-17]。本研究中，我們選取的干預(yù)時(shí)間段為建模前及建模期間8周。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，接受跑輪運(yùn)動(dòng)的應(yīng)激大鼠比沒(méi)有接受運(yùn)動(dòng)的應(yīng)激大鼠顯示了更少的抑郁樣行為，其糖水消耗量及偏愛(ài)度、曠場(chǎng)活動(dòng)評(píng)分及高架十字迷宮測(cè)試得分均得到顯著提高，以上結(jié)果證實(shí)在CUMS抑郁模型發(fā)生前及期間的2個(gè)時(shí)段上同時(shí)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)干預(yù)，在一定程度上具有預(yù)防和改善抑郁樣行為的效應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，抑郁癥發(fā)病常伴有神經(jīng)內(nèi)分泌功能的改變，特別是MT及HPA軸的異常。MT是松果體分泌的神經(jīng)內(nèi)分泌激素，其生物學(xué)作用涉及鎮(zhèn)靜、睡眠-覺(jué)醒周期、體溫調(diào)節(jié)、情緒性行為調(diào)節(jié)及內(nèi)分泌、免疫系統(tǒng)等多個(gè)方面。生理狀態(tài)下MT與生物節(jié)律調(diào)節(jié)密切相關(guān)。作為一種重要的內(nèi)分泌輸出信號(hào)，MT被認(rèn)為是機(jī)體生物鐘的內(nèi)源性同步器，可在晝夜節(jié)律中同步化SCN和外周組織[18]。MT將松果腺感受的光-暗信號(hào)傳遞到SCN，與SCN上的受體結(jié)合，通過(guò)受體后機(jī)制發(fā)揮對(duì)生物節(jié)律的動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)。MT的分泌存在明顯的晝夜節(jié)律，能夠穩(wěn)定和加強(qiáng)晝夜節(jié)律并保持相互的相位關(guān)系[19]。研究顯示MT與抑郁癥密切相關(guān)：抑郁癥患者血漿褪黑素及其代謝產(chǎn)物水平明顯低下，皮質(zhì)醇/MT比值增高；抑郁發(fā)作時(shí)MT分泌量、分泌節(jié)律位相及幅度均異常；一般認(rèn)為，發(fā)作期間MT分泌下降，緩解后MT分泌再度上升[20-21]。本實(shí)驗(yàn)對(duì)大鼠血清MT晝夜含量進(jìn)行測(cè)定并做Halberg余弦分析，發(fā)現(xiàn)對(duì)照組大鼠血漿褪黑素水平顯示了強(qiáng)大的晝夜節(jié)律，而經(jīng)21 d的CUMS刺激后，模型大鼠MT的24 h分泌節(jié)律完全喪失，表達(dá)量顯著降低，整體水平下調(diào)，且波動(dòng)幅度減少,MT的晝夜節(jié)律亦紊亂，表現(xiàn)為振幅減小，峰相位大幅提前14 h，這種由CUMS誘導(dǎo)的血漿褪黑素水平的降低與以往關(guān)于抑郁癥患者的臨床報(bào)道相一致[22]。經(jīng)過(guò)8周跑輪運(yùn)動(dòng)，模型運(yùn)動(dòng)組大鼠MT含量顯著上升，晝夜分泌的節(jié)律恢復(fù)，且整體水平上調(diào)，接近對(duì)照組,MT振幅提高，峰相位也接近正常。

HPA軸是人體應(yīng)對(duì)應(yīng)激的重要神經(jīng)內(nèi)分泌系統(tǒng)，在個(gè)體面對(duì)壓力源時(shí), HPA軸可以通過(guò)一系列途徑使激素水平升高，從而使人體產(chǎn)生應(yīng)激反應(yīng)。生理狀態(tài)下HPA軸活性呈近日節(jié)律性變化，且ACTH的分泌節(jié)律與CORT的晝夜分泌節(jié)律變化同步[23]。CORT作為HPA軸的終產(chǎn)物，其循環(huán)分泌主要通過(guò)SCN的調(diào)節(jié)，并在SCN和外周振蕩器之間起到溝通相位信息的作用[24]。抑郁癥患者多表現(xiàn)為HPA軸功能亢進(jìn)，晝夜節(jié)律呈現(xiàn)紊亂狀態(tài)，如CORT的時(shí)相改變、分泌的不穩(wěn)定模式等。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，慢性應(yīng)激至抑郁樣行為充分表達(dá)后，模型組大鼠血清ACTH和CORT的晝夜分泌節(jié)律紊亂，含量波動(dòng)幅度減小，出現(xiàn)晝夜節(jié)律的完全倒置，峰相位也與對(duì)照組完全相反，且時(shí)相大幅度提前，振幅降低。模型運(yùn)動(dòng)組經(jīng)過(guò)8周跑輪訓(xùn)練后，晝夜分泌的節(jié)律性及峰相位恢復(fù)，接近對(duì)照組，且振幅提高，對(duì)波動(dòng)幅度的減少也表現(xiàn)出一定的抑制作用。

抑郁狀態(tài)下可出現(xiàn)胃腸功能的紊亂，如精神心理障礙與功能性胃腸病的共病率約在42%～61%，最常見(jiàn)的是焦慮障礙、心境障礙(包括重性抑郁)等，多數(shù)人精神心理障礙的起病先于或同時(shí)于胃腸道癥狀的發(fā)生。其相互作用的機(jī)制與腦-腸軸的調(diào)節(jié)障礙有關(guān)。VIP是由28個(gè)氨基酸組成的與胃腸道功能密切相關(guān)的腦腸肽，分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)以及胃腸道黏膜和胃腸壁神經(jīng)叢，具有神經(jīng)遞質(zhì)和激素的雙重作用，是一種胃腸道抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，主要調(diào)節(jié)胃腸運(yùn)動(dòng)和腸道血流，同時(shí)也對(duì)人類(lèi)情感和行為等起作用。實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明VIP可以抑制小腸傳導(dǎo)[25]。既往研究也發(fā)現(xiàn)，抑郁癥伴腸易激綜合征患者可出現(xiàn)血漿VIP含量的明顯升高，這種抑郁狀態(tài)下的異常分泌，進(jìn)一步導(dǎo)致胃腸動(dòng)力和功能的改變[26]。同時(shí)，VIP也是一個(gè)公認(rèn)的SCN的同步肽，可在晝夜節(jié)律中同步化SCN和外周組織[27]。本實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)經(jīng)過(guò)21 d的CUMS刺激后，應(yīng)激大鼠血清VIP的24 h表達(dá)量與對(duì)照組相比明顯增高，晝夜含量波動(dòng)幅度降低；雖仍存在晝夜節(jié)律，但明顯減弱，振幅也低于對(duì)照組，峰相位延遲約6 h。8周自主跑輪對(duì)模型大鼠VIP的異常表達(dá)量有一定抑制作用，其振幅及時(shí)相均接近對(duì)照組，表明跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠血清VIP的晝夜節(jié)律及分泌量具有調(diào)整作用。

綜上所述，慢性應(yīng)激性抑郁模型可引起大鼠外周神經(jīng)內(nèi)分泌激素的近日節(jié)律非同步于SCN，表現(xiàn)為血清ACTH和CORT相位的顛倒，時(shí)相的大幅提前，波動(dòng)幅度的減小，節(jié)律性的減弱；血清MT的晝夜分泌節(jié)律消失，整體水平下降且表達(dá)量低下；血清VIP水平升高，振幅的降低，峰相位的延遲。本研究發(fā)現(xiàn)8周自愿跑輪運(yùn)動(dòng)對(duì)慢性不可預(yù)知性輕度應(yīng)激所致的大鼠外周同步器晝夜節(jié)律紊亂具有一定的調(diào)整作用，主要通過(guò)改變激素分泌量和調(diào)整時(shí)間節(jié)律性而產(chǎn)生抗抑郁效果。

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(責(zé)任編輯： 陳妙玲， 余小慧)

Effectsofvoluntarywheelrunningexerciseondepressive-likebehaviorandcircadianrhythmicalterationsofneuroendocrineinducedbychronicunpredictablemildstressinrats

ZHAO Yan, FU Yu

(CollegeofSportsMedicineandHealth,ChengDuSportUniversity,Chengdu610041,China.E-mail:miniezy@126.com)

AIM: To investigate the effect of 8-week middle intensity voluntary wheeling exercise on the depressive-like behavior and the circadian rhythmic alterations of plasma hormone and peptide induced by chronic unpredictable mild stress (CUMS) in rats.METHODSMale Sprague-Dawley rats (n=90) were randomly divided into model group, model+exercise group and control group. Rats in model+exercise group

8-week voluntary wheel running exercise plus CUMS procedure during the last 3 weeks at the same time. Exploratory locomotor activity was assessed by open field test, the anxiety-like behavior was measured by elevated plus-maze test, and lack of pleasure was detected by sucrose preference test. Blood samples were collected at each of 6 time points (ZT1, 5, 9, 13, 17 and 21 on the 2nd day after behavior testing). Plasma concentrations of corticosterone (CORT), melatonin (MT) and vasoactive intestinal peptide (VIP) were detected by ELISA. The plasma concentration of adrenocorticotropic hormone (ACTH) was measured by radioimmunoassay. The circadian rhythm changes of serum CORT, MT, VIP and ACTH concentrations in each group were compared by cosinor analysis.RESULTSCompared with control group, locomotor activity, weight gain and sucrose consumption in model group were significantly reduced (P<0.01). The values of the percentage of open-arm time (OT%) and open arm entries (OE%) were obviously lower in model group than those in control group (P<0.01). Eight-week voluntary wheel running exercise may improve the above depression behavior caused by CUMS. The rats in model group showed an obvious disorder in circadian rhythm of plasma ACTH and CORT, including phase advance and decrease in amplitude. There also showed a markedly blunted circadian rhythm and decreased level of plasma MT in model rats compared to control rats. VIP expression was significantly higher than that in control group with 24 h rhythm, but the amplitude was significantly lower than that in control group, peak phase also delayed for 6 h. Eight-week exercise significantly ameliorated the abnormal expression and the disturbance secretion rhythm of ACTH, CORT, MT and VIP in plasma.CONCLUSIONEight-week voluntary wheeling exercise ameliorates CUMS-induced depressive-like behaviors probably by rescuing the disturbed circadian rhythms and abnormal secretion of these neuroendocrine factors.

Voluntary wheeling exercise; Chronic unpredictable mild stress; Depressive-like behavior; Neuroendocrine factor; Circadian rhythms

R455; R749.4

A

10.3969/j.issn.1000- 4718.2017.10.004

1000- 4718(2017)10- 1751- 08

2017- 05- 18

2017- 07- 05

四川省教育廳重點(diǎn)科研項(xiàng)目(No. 13za0074)；四川省教育廳創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目(No. 13TD0010)；國(guó)家體育總局運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨運(yùn)動(dòng)醫(yī)學(xué)四川省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基金資助項(xiàng)目(No. 2014CTYY005);成都體育學(xué)院博士基金資助項(xiàng)目(No. 15YJBS05)；成都體育學(xué)院科研骨干出國(guó)進(jìn)修計(jì)劃(No. 2016-2017)

△通訊作者 Tel： 028-85090367； E-mail: miniezy@126.com

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