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        不同應(yīng)激時(shí)間小鼠抑郁樣行為及腦內(nèi)HIF-1α的動(dòng)態(tài)變化

        2021-06-20 02:22:20李雨芯李美欣王一鳴
        科技視界 2021年13期
        關(guān)鍵詞:前腦腦區(qū)低氧

        李 涵 李雨芯 張 茹 李美欣 王一鳴

        (曲阜師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院,山東 曲阜 273165)

        低氧誘導(dǎo)因子-1α(Hypoxia inducible factor-1α,HIF-1α),是一種轉(zhuǎn)錄激活因子,是HIF家族的一員;其參與多種細(xì)胞轉(zhuǎn)錄水平以及轉(zhuǎn)錄后水平的調(diào)節(jié)[1]。在低氧時(shí),可以被激活,進(jìn)而調(diào)節(jié)多種靶基因的轉(zhuǎn)錄,在許多病理、生理應(yīng)激等功能活動(dòng)中發(fā)揮重要作用[2]。有研究報(bào)道,抑郁模型大鼠腦組織及心肌組織HIF-1α表達(dá)增加,推測(cè)HIF-1α的變化可能抑郁癥的病理發(fā)生過(guò)程有關(guān)[3]。

        機(jī)體在正常功能活動(dòng)中,經(jīng)常會(huì)面臨許多內(nèi)外環(huán)境的變化,而體內(nèi)會(huì)產(chǎn)生一些代謝反應(yīng)和生理調(diào)節(jié),來(lái)應(yīng)對(duì)這些變化;特別是一些有害因素,長(zhǎng)期作用可引起機(jī)體受到損害。研究表明,長(zhǎng)期慢性應(yīng)激可引起小鼠出現(xiàn)抑郁樣行為和學(xué)習(xí)記憶功能減退[4]。因此,我們推測(cè),在一定的應(yīng)激強(qiáng)度下,小鼠處于一定的低氧狀態(tài)而引起小鼠的行為發(fā)生改變,且與HIF-1α的表達(dá)存在著一定的聯(lián)系。本研究采用2周、4周和6周不同時(shí)程應(yīng)激處理小鼠,檢測(cè)小鼠的焦慮絕望程度,以及腦內(nèi)HIF-1α的表達(dá),探討長(zhǎng)期慢性應(yīng)激條件下,小鼠行為學(xué)的改變與HIF-1α的關(guān)系。

        1 材料與方法

        1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物

        昆明品系小白鼠SPF級(jí),9~12周齡,雌雄各半。購(gòu)置于濟(jì)南朋悅實(shí)驗(yàn)動(dòng)物繁育有限公司。購(gòu)買后的飼養(yǎng)在小鼠籠中,自由飲水進(jìn)食,在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下適應(yīng)一周。按隨機(jī)數(shù)字表,隨機(jī)分為對(duì)照組和應(yīng)激組,每組12只。分別慢性應(yīng)激2周、4周和6周后,對(duì)小鼠進(jìn)行懸尾實(shí)驗(yàn),檢測(cè)小鼠行為能力的變化。

        1.2 慢性應(yīng)激方案

        應(yīng)激組小鼠采取冰水游泳:6℃水溫,游泳3 min;禁食36 h,高臺(tái)應(yīng)激1 h/天(每只小鼠獨(dú)立設(shè)置,平臺(tái)高1.6 m;通宵照明,禁水24 h,斜籠:將小鼠籠傾斜約40°,持續(xù)36 h;電擊足底:通過(guò)銅柵輸出電脈沖36 V,10 s/次,累計(jì)30次。每天隨機(jī)選擇一種應(yīng)激方式,對(duì)照組小鼠正常飼養(yǎng)。

        1.3 強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)

        把小鼠放入圓形水桶中,水桶直徑20 cm,水深25 cm。觀察記錄在小鼠在6 min內(nèi),初始潛伏期(從放入水中到不掙扎)和后4 min內(nèi)小鼠總共不掙扎的時(shí)間。在水中小鼠掙扎或不掙扎反映小鼠的行為絕望程度。

        1.4 檢測(cè)小鼠腦海馬和前腦HIF-1α的表達(dá)

        分別在2周、4周和6周后,進(jìn)行取材。用戊巴比妥鈉麻醉小鼠,常規(guī)灌流取腦技術(shù)取小鼠全腦,固定系系列處理后石蠟冠狀切片。兔抗小鼠HIF-1α多克隆抗體武漢博士德生物公司產(chǎn)品,按照試劑盒說(shuō)明書(shū)進(jìn)行小鼠腦切片的免疫組織化學(xué),檢測(cè)小鼠相關(guān)腦區(qū)HIF-1α的表達(dá)情況。具體腦區(qū)涉及小鼠海馬CA1區(qū)、齒狀回(DG)以及前腦皮層(PFC)。采用Motic Images Advanced3.2圖像處理系統(tǒng)計(jì)算HIF-1α陽(yáng)性神經(jīng)元平均目標(biāo)灰度值。

        1.5 數(shù)據(jù)分析

        各實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)采取平均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)誤(M±S E)的方式來(lái)表示。采用單因素方差分析(one-way ANOVA)后,進(jìn)行Newman-Keuls差異比較各組,以及非配對(duì)t檢驗(yàn),P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

        2 結(jié)果

        2.1 小鼠的行為絕望程度

        強(qiáng)迫游泳懸尾實(shí)驗(yàn)中,應(yīng)激組小鼠在應(yīng)激4周和6周后,與對(duì)照組相比(見(jiàn)表1),初始潛伏期均明顯減少,而總計(jì)不掙扎時(shí)間增加(P<0.05;P<0.05)。結(jié)果說(shuō)明,應(yīng)激2周對(duì)小鼠的情緒無(wú)顯著影響;應(yīng)激4周后,小鼠出現(xiàn)絕望狀態(tài)。

        表1 不同應(yīng)激時(shí)間小鼠的絕望程度

        2.2 不同應(yīng)激時(shí)間后小鼠海馬和前腦HIF-1α的表達(dá)情況

        通過(guò)對(duì)免疫組織化學(xué)染色后各腦區(qū)HIF-1α陽(yáng)性細(xì)胞的灰度值進(jìn)行測(cè)量(見(jiàn)表2),應(yīng)激2周后,應(yīng)激組小鼠DG區(qū)灰度值顯著減少(P<0.05);應(yīng)激4周和6周后,PFC、CA1區(qū)和DG區(qū)灰度值都明顯增加(P<0.05,P<0.01)。說(shuō)明應(yīng)激2周后海馬DG區(qū)HIF-1α表達(dá)顯著增加;應(yīng)激4周和6周后,各腦區(qū)HIF-1α表達(dá)均顯著降低。

        表2 不同應(yīng)激時(shí)間小鼠腦區(qū)HIF-1α表達(dá)

        3 討論

        我們先前的研究表明,一次性的電擊足底應(yīng)激,可引起小鼠海馬和前腦的HIF-1α表達(dá)增加[5],小鼠學(xué)習(xí)記憶能力增強(qiáng),可以推測(cè),小鼠腦內(nèi)HIF-1α的變化與其腦功能的改變密切相關(guān)。HIF-1由α亞基和β亞基組成,HIF-1α在機(jī)體內(nèi)感受氧的改變中具有重要作用。已經(jīng)明確,HIF-1α表達(dá)的增加,可降低細(xì)胞由于缺血缺氧的損傷,對(duì)神經(jīng)細(xì)胞起一定的保護(hù)作用[6]。

        本研究中,采用不同方式的應(yīng)激處理,刺激持續(xù)2周、4周和6周,目的是研究不同的應(yīng)激時(shí)間,小鼠的自發(fā)活動(dòng)和絕望程度,以及腦內(nèi)HIF-1α的表達(dá)的變化。結(jié)果表明,隨著應(yīng)激時(shí)間的延長(zhǎng),2周的時(shí)間內(nèi),小鼠行為的沒(méi)有明顯改變,腦內(nèi)HIF-1α表達(dá)可見(jiàn)輕度增加但不顯著;而慢性應(yīng)激4周后小鼠的自發(fā)活動(dòng)明顯減少、行為絕望程度增加,同時(shí)海馬和前腦HIF-1α的表達(dá)也減少;慢性應(yīng)激6周,小鼠的表現(xiàn)就更加明顯。這可以說(shuō)明,小鼠的行為學(xué)變化與腦內(nèi)HIF-1α的表達(dá)密切相關(guān);HIF-1α表達(dá)的減少可能為小鼠抑郁樣行為增強(qiáng)的機(jī)制之一。

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