崔建梅,宋艷麗,蘇英敏,周琛斐,楊子欣,李中華,蘇曉云,王曉鵬

近年來,運(yùn)動(dòng)療法在抑郁癥治療領(lǐng)域發(fā)展迅速,作為一種非藥物的方式,具有運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度可控、無毒副作用且成本相對(duì)較低等優(yōu)點(diǎn)[7]。經(jīng)前期研究證實(shí),連續(xù)28天CUMS可誘導(dǎo)大鼠焦慮及抑郁行為和前額葉皮質(zhì)神經(jīng)元損傷增強(qiáng),而中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可以緩解這一趨勢(shì)[8]。并且Li等[9]的研究發(fā)現(xiàn),腦卒中后24 h中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可顯著降低腦組織GRP78、PERK(蛋白激酶RNA樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶)及CHOP蛋白(環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合轉(zhuǎn)錄因子同源蛋白)表達(dá),神經(jīng)缺損及腦水腫均顯著改善,提示跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可能通過降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用。此外據(jù)鄧鈺等[10]研究可知,BDNF/TrkB通路在運(yùn)動(dòng)抗抑郁作用中起著重要的調(diào)節(jié)作用。Wang等[11]研究發(fā)現(xiàn),抗抑郁藥硫化氫可在CUMS暴露大鼠中通過激活BDNF/TrkB通路抑制海馬內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激發(fā)揮抗抑郁樣作用。然而,長(zhǎng)期運(yùn)動(dòng)能否通過激活前額葉皮質(zhì)BDNF/TrkB通路及降低前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡改善CUMS大鼠抑郁樣行為還有待探討。PERK/eIF2α(真核翻譯起始因子2α)/CHOP是調(diào)控內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的重要信號(hào)通路[12]。因此,本研究通過觀察4周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠抑郁樣行為的影響,并通過測(cè)量前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白(PERK、eIF2α、CHOP)及凋亡蛋白(Bax、Bcl-2)表達(dá)和BDNF、TrkB表達(dá)的影響,探討PERK /eIF2α/CHOP信號(hào)通路、Bcl2/Bax及BDNF/TrkB通路參與跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)改善CUMS大鼠抑郁樣行為的作用機(jī)制。

1 材料與方法

1.1 實(shí)驗(yàn)動(dòng)物及分組

1.2 試劑及儀器

兔抗大鼠PERK、eIF2α、CHOP、Bax、Bcl-2、BDNF及TrkB多克隆抗體,羊抗兔IgG二抗,兔抗鼠β-actin蛋白抗體,BCA試劑盒均購(gòu)于武漢博士德生物有限公司;石蠟撈片機(jī)、石蠟切片機(jī)、恒溫展片機(jī)、Leica DM2500顯微鏡購(gòu)于德國(guó)Leica公司;Himac CF15R高速低溫離心機(jī)購(gòu)于日本Hitachi公司;圖像分析軟件ImageProPlus6.0購(gòu)于美國(guó)Media Cybernetics公司;數(shù)字切片閱片軟件K-Viewer 1.5.3.1、Western印跡電泳、轉(zhuǎn)膜系統(tǒng)、Chemi DocTM XRS凝膠圖像分析系統(tǒng)購(gòu)于美國(guó)Bio-Rad公司;Hitachi HT7800電子顯微鏡購(gòu)于日本Hitachi公司;KFBIO(KF-PRO-005)數(shù)字切片掃描儀、動(dòng)物跑步機(jī)(FT-200)。

1.3 方 法

根據(jù)Zheng等[19]描述的慢性溫和應(yīng)激程序稍作修改制備大鼠CUMS應(yīng)激程序,CUMS及CUMS+E組大鼠接受7種不同的應(yīng)激刺激,大鼠每天接受一種應(yīng)激(同種應(yīng)激源不連續(xù)出現(xiàn))(見表1),每周應(yīng)激源隨機(jī)安排,連續(xù)4周。

表1 CUMS應(yīng)激安排表

1.3.2 中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)訓(xùn)練方案

CUMS+E組大鼠從第2周開始,每天上午接受為期4周的CUMS,下午按Zielinski等[14]描述的運(yùn)動(dòng)方案進(jìn)行4周中等強(qiáng)度的跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)。跑臺(tái)訓(xùn)練時(shí)大鼠跑速18～20 m/min(第1周18 m/min,第2周19 m/min,第3、第4周20 m/min),跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)4周(60 min/天/6天/周,周一到周六,周日休息1天),跑臺(tái)訓(xùn)練時(shí)不能對(duì)大鼠使用電擊裝置驅(qū)趕。

1.3.3 行為學(xué)測(cè)試

(1)強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)第37天對(duì)大鼠進(jìn)行強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)(forced swimming test,FST),FST根據(jù)Porsolt等[15]詳細(xì)描述的方案進(jìn)行了一些修改,是一種專門評(píng)估嚙齒類動(dòng)物抑郁樣行為的測(cè)試方法。大鼠被禁食16 h后單獨(dú)放在塑料桶中(水深30 cm,直徑18 cm,高50 cm),水溫控制在21 ℃～23 ℃,并保證大鼠的尾巴不能到達(dá)塑料桶底部,強(qiáng)迫游泳6 min,用攝像機(jī)記錄大鼠后4 min內(nèi)的靜止不動(dòng)時(shí)間(大鼠停止掙扎或呈漂浮狀態(tài),四肢有輕微動(dòng)作以保持頭部在水面,s)、靜止?jié)摲诩芭逝莱掷m(xù)時(shí)間(s)。

另外，得了帶狀皰疹不要焦慮，飲食宜清淡，避免過度勞累及鍛煉。盡量避免接觸免疫功能低下者，如老人、兒童，以免傳染。

(4)新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)第41天參考以往學(xué)者的研究采用新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)[17](Novelty suppressed feeding test,NSFT)評(píng)估大鼠禁食后在饑餓狀態(tài)下新奇的環(huán)境中產(chǎn)生攝食和對(duì)新環(huán)境恐懼的矛盾沖突。測(cè)試前,大鼠被放置在不同于飼養(yǎng)環(huán)境的實(shí)驗(yàn)環(huán)境中,實(shí)驗(yàn)時(shí)要求光線充足(光線強(qiáng)度大于飼養(yǎng)環(huán)境)。禁食24 h后將大鼠放置在方形敞箱(76 cm×76 cm×76 cm)的角落,敞箱中心放入9段大小相等的餌料,記錄5 min內(nèi)大鼠第一次開始咬食(不是嗅或玩弄餌料)餌料的時(shí)間,記作攝食潛伏期(s)。為消除食欲差異對(duì)大鼠攝取餌料的影響,將大鼠放回原來的飼養(yǎng)環(huán)境及飼養(yǎng)籠后再次記錄大鼠5 min咬食餌料的潛伏期(s)。

1.3.4 Western blot法檢測(cè)前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白及BDNF、TrkB表達(dá)

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

所有數(shù)據(jù)采用SPSS 17.0統(tǒng)計(jì)軟件進(jìn)行分析。數(shù)據(jù)表示為mean±SD,大鼠體重的變化采用重復(fù)測(cè)量方差分析,其他指標(biāo)3組之間數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)比較采用單因素方差分析,以P<0.05表示有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義,P<0.01表示有極顯著差異。

圖1 實(shí)驗(yàn)流程圖Figure 1 Protocols of the experiment 注:FST,強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn);OFT,開場(chǎng)實(shí)驗(yàn);SPT,糖水偏愛實(shí)驗(yàn);NSFT,新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠體重的影響

重復(fù)測(cè)量方差分析顯示,組別及時(shí)間對(duì)大鼠體重有顯著影響(F=11.129,P=0.000)。CUMS及跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)開始前[F(2,27)=1.135,P=0.336]及第1周[F(2,27)=0.367,P=0.696]、第2周[F(2,27)=2.902,P=0.072]三組大鼠體重?zé)o顯著差異,第3周[F(2,27)=16.626,P=0.000]及第4周[F(2,27)=12.143,P=0.000]三組大鼠體重差異顯著。CUMS 組大鼠在慢性應(yīng)激2周后體重開始顯著低于對(duì)照組(P=0.023),并且一直延續(xù)到慢性應(yīng)激的第3周(P=0.000)和第4周(P=0.000);跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)從慢性應(yīng)激第3周開始顯著改善CUMS大鼠體重的增長(zhǎng)緩慢,CUMS運(yùn)動(dòng)組大鼠第3周(P=0.006)及第4周(P=0.015)體重顯著高于CUMS組大鼠,第1周(P=0.649)、第2周(P=0.193)兩組體重?zé)o顯著差異。而與對(duì)照組比較,CUMS+E組大鼠表現(xiàn)為慢性應(yīng)激第3周(P=0.009)及第4周(P=0.021)體重均顯著降低,第1周(P=0.696)及第2周(P=0.294)兩組大鼠體重?zé)o顯著差異(見圖2)。

2.2 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠抑郁樣行為的影響

2.2.1 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)的影響

圖2 各組大鼠第0～4周體重比較圖Figure 2 Comparation of the body weight of rats at 0～4 week in each group 注:**P<0.01,*P<0.05,與對(duì)照組比較;##P<0.01,#P<0.05,CUMS運(yùn)動(dòng)組與CUMS組比較。下同。

表2 各組大鼠開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中跨格次數(shù)、直立 次數(shù)及中央格時(shí)間結(jié)果表Table 2 Results of crossing numbers, vertical numbers and time of staying in center in OFT in various n=30)

2.2.2 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)的影響

單因素方差分析,組別對(duì)強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)靜止?jié)摲赱F(2,27)=20.772,P=0.000]、靜止時(shí)間[F(2,27)=16.910,P=0.000]及攀爬時(shí)間[F(2,27)=11.454,P=0.000]均有顯著影響。與對(duì)照組(靜止?jié)摲?78.80±11.00 s;靜止時(shí)間:53.90±8.99 s)比較,CUMS(靜止?jié)摲?51.20±8.79 s;靜止時(shí)間:82.30±11.08 s)及CUMS+E(靜止?jié)摲?68.60±9.11 s;靜止時(shí)間:67.50±12.42 s)組大鼠靜止?jié)摲陲@著縮短、靜止時(shí)間顯著增加(P=0.000,P=0.026;P=0.000,P=0.010)。與CUMS組比較,CUMS+E組大鼠靜止?jié)摲陲@著延長(zhǎng)、靜止時(shí)間顯著縮短(P=0.000,P=0.005)。與對(duì)照組(59.80±8.90 s)比較,CUMS(42.60±5.60 s)及CUMS+E組(48.10±9.56 s)大鼠攀爬時(shí)間顯著縮短(P=0.000,P=0.004)。而與CUMS組比較,CUMS+E組大鼠攀爬時(shí)間無顯著統(tǒng)計(jì)學(xué)差異(P=0.146)(見圖3)。

圖3 各組大鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中靜止?jié)摲凇?靜止時(shí)間及攀爬時(shí)間比較圖Figure 3 Comparation of the latency of immobility, immobility time and climbing time in the forced swimming test of rats in each group

2.2.3 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠糖水偏愛實(shí)驗(yàn)的影響

2.2.4 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)的影響

單因素方差分析顯示,組別對(duì)新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)大鼠新環(huán)境攝食潛伏期有顯著影響[F(2,27)=13.765,P=0.000],但對(duì)原飼養(yǎng)籠攝食潛伏期無顯著影響[F(2,27)=1.950,P=0.162]。與對(duì)照組(102.50±17.32 s)比較, CUMS組(151.40±21.85 s)大鼠新環(huán)境攝食潛伏期顯著延長(zhǎng)(P=0.000)。CUMS+E組大鼠新環(huán)境攝食潛伏期與對(duì)照組比較均無顯著差異(P=0.095),但與CUMS組大鼠比較顯著縮短(P=0.002)。原飼養(yǎng)籠三組攝食潛伏期之間無顯著差異(P>0.05)(見圖5)。

圖4 各組大鼠糖水偏愛實(shí)驗(yàn)中糖水?dāng)z入量、總攝入量及糖水偏愛率比較圖Figure 4 Comparation of the sugar water intaking, total intaking and sugar water preference rate in sucrose preference test of rats in each group

圖5 各組大鼠新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)新環(huán)境攝食潛伏期 及原飼養(yǎng)籠攝食潛伏期比較圖Figure 5 Comparation of the latency of feed in new environment and the latency of feed in original cage of rats in novelty suppressed feeding test in each group

2.3 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激及凋亡蛋白表達(dá)的影響

圖6為3組大鼠前額葉皮質(zhì)PERK、eIF2α、CHOP、BAX、Bcl-2、BDNF及TrkB蛋白表達(dá)情況。單因素方差分析顯示,組別對(duì)大鼠前額葉皮質(zhì)PERK[F(2,15)= 8.488,P=0.003]、eIF2α[F(2,15)=29.929,P=0.000]、CHOP[F(2,15)=16.316,P=0.000]、BAX[F(2,15)=7.369,P=0.006]、Bcl-2[F(2,15)=30.631,P=0.000]、BDNF[F(2,15)=19.294,P=0.000]及TrkB[F(2,15)=25.834,P=0.000]蛋白表達(dá)均有顯著影響。與正常組比較,CUMS組大鼠前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白PERK、eIF2α、CHOP及促凋亡蛋白BAX(P=0.000,P=0.001,P=0.003,P=0.032)表達(dá)均顯著增加,抗凋亡蛋白Bcl-2及BDNF、TrkB蛋白表達(dá)均顯著下降(P均=0.000)與CUMS組比較,CUMS+E組大鼠前額葉皮質(zhì)PERK、eIF2α、CHOP蛋白表達(dá)顯著下降(P=0.039,P=0.002,P=0.047),Bcl-2、BDNF及TrkB蛋白表達(dá)顯著增加(P=0.001,P=0.013,P=0.029),而BAX蛋白表達(dá)無顯著差異(P=0.371)。

3 討 論

3.1 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠抑郁樣行為的影響

多數(shù)研究認(rèn)為,暴露于CUMS可導(dǎo)致動(dòng)物出現(xiàn)類似抑郁的行為,如,行為絕望、快感缺乏、運(yùn)動(dòng)能力下降及對(duì)新環(huán)境產(chǎn)生恐懼等[18]。本研究表明,CUMS誘導(dǎo)了大鼠抑郁樣行為,表現(xiàn)為蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)中蔗糖消耗及糖水偏愛率下降,強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中靜止時(shí)間增加、靜止?jié)摲诩坝斡緯r(shí)間均縮短。然而有學(xué)者認(rèn)為,強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中CUMS大鼠靜止時(shí)間延長(zhǎng)可能是一種習(xí)得反應(yīng)[19]。本研究選擇的刺激不是固定不變的,而是每天一種、隨機(jī)選取、不可預(yù)測(cè)的,避免了大鼠對(duì)應(yīng)激條件的習(xí)慣;并且本實(shí)驗(yàn)中抑郁大鼠糖水消耗量的下降,也不能單純地解釋為大鼠的渴覺下降,因?yàn)榕c對(duì)照組比較,CUMS大鼠的總液體消耗量并未減少,這些數(shù)據(jù)可被解釋為CUMS模型大鼠出現(xiàn)行為絕望和對(duì)獎(jiǎng)勵(lì)刺激的反應(yīng)減少。此外本研究還發(fā)現(xiàn),開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中大鼠中央格時(shí)間顯著縮短、水平穿格次數(shù)和直立次數(shù)均顯著下降;新奇抑制攝食實(shí)驗(yàn)中新環(huán)境中大鼠攝食潛伏期延長(zhǎng),提示CUMS模型大鼠表現(xiàn)出類似于人類抑郁癥的臨床表現(xiàn)特征,如,對(duì)外界事物缺乏興趣、絕望,探索行為、運(yùn)動(dòng)能力下降及在饑餓狀態(tài)下的新奇環(huán)境中產(chǎn)生攝食和對(duì)新環(huán)境恐懼的矛盾沖突等,與前期學(xué)者研究結(jié)果一致[20]。總之,本研究中的4周CUMS誘導(dǎo)了大鼠的行為絕望和恐懼,以及誘發(fā)了體重、探索能力、蔗糖偏好率的顯著降低,這些都與重度抑郁癥患者的臨床癥狀相似。結(jié)果表明,本研究成功建立了大鼠抑郁模型。

圖6 各組大鼠前額葉皮質(zhì)PERK、eIF2α、CHOP、BAX、Bcl-2及BDNF、TrkB蛋白表達(dá)圖Figure 6 The protein expression of PERK, EIF2α, CHOP, BAX, Bcl-2, BDNF and TrkB in the prefrontal cortex of rats in each group

研究已經(jīng)證實(shí),作為一種非藥物干預(yù)方式,有氧運(yùn)動(dòng)可以幫助緩解抑郁癥狀,其效果與藥物治療和其他心理干預(yù)相當(dāng)[21]。并且Meta分析顯示,運(yùn)動(dòng),尤其是中等強(qiáng)度的有氧運(yùn)動(dòng)可顯著改善抑郁癥患者的抑郁癥狀[22]。此外本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),4周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可通過增強(qiáng)海馬CA1、CA3區(qū)NGF 的表達(dá),改善CUMS大鼠的絕望及探索行為[23]。因此,本研究給予大鼠4周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),結(jié)果發(fā)現(xiàn),4周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可顯著改善CUMS大鼠的抑郁樣行為,具體表現(xiàn)為與CUMS組比較,CUMS運(yùn)動(dòng)組大鼠糖水偏愛實(shí)驗(yàn)中蔗糖偏好率增加,強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中靜止時(shí)間、靜止?jié)摲诩靶缕嬉种茢z食實(shí)驗(yàn)中新環(huán)境中大鼠攝食潛伏期均縮短,開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中中央格時(shí)間延長(zhǎng);但是與對(duì)照組比較,CUMS運(yùn)動(dòng)組大鼠蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)中蔗糖消耗降低,強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中靜止時(shí)間及靜止?jié)摲诩靶缕嬉种茢z食實(shí)驗(yàn)中新環(huán)境中大鼠攝食潛伏期均延長(zhǎng),開場(chǎng)實(shí)驗(yàn)中中央格時(shí)間顯著減少,說明4周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可在一定程度上改善CUMS大鼠的抑郁樣行為,但卻不能完全逆轉(zhuǎn)。然而屈紅林等[24]研究發(fā)現(xiàn),8周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可逆轉(zhuǎn)CUMS誘導(dǎo)的大鼠抑郁樣行為。因此,后續(xù)研究可以考慮延長(zhǎng)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的干預(yù)時(shí)間。此外,食欲下降是抑郁動(dòng)物的常見癥狀之一,因此體重減輕常被用作抑郁的輔助指標(biāo)之一[25]。本研究發(fā)現(xiàn),4周CUMS(7種應(yīng)激,每天隨機(jī)接受一種應(yīng)激)可導(dǎo)致大鼠體重增長(zhǎng)速度下降,而4周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可提高大鼠體重的增幅,與之前的學(xué)者的研究結(jié)果不一致。Luo等[26]認(rèn)為28天CUMS可以降低慢性應(yīng)激大鼠體重,而慢性應(yīng)激后6周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)干預(yù)可以提高大鼠的體重,但是與CUMS大鼠比較運(yùn)動(dòng)后兩組之間無顯著差異。另外Zhuang等[27]發(fā)現(xiàn),21天CUMS(11種應(yīng)激源:第1周,每天施加1次應(yīng)激;第2周,每隔1天使用兩種應(yīng)激;第3周,每天隨機(jī)接受兩種應(yīng)激)可導(dǎo)致大鼠體重顯著下降,同時(shí)21天中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致慢性應(yīng)激大鼠體重的緩慢增加。針對(duì)不同研究CUMS運(yùn)動(dòng)組大鼠出現(xiàn)不同結(jié)果可能與應(yīng)激程度及運(yùn)動(dòng)時(shí)機(jī)及干預(yù)方案不同有關(guān)。

3.2 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白及凋亡蛋白的影響

越來越多的證據(jù)表明,內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激反應(yīng)與神經(jīng)精神障礙,如重度抑郁癥和雙相情感障礙之間顯著相關(guān)[28]。動(dòng)物實(shí)驗(yàn)研究結(jié)果表明,21天CUMS可導(dǎo)致小鼠海馬內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白GRP78及CHOP表達(dá)增加和細(xì)胞凋亡蛋白caspase-12被激活,而減少內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激可改善CUMS小鼠的抑郁樣行為,提示CUMS小鼠的抑郁行為與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激有關(guān)[29]。PERK/eIF2α/CHOP是調(diào)節(jié)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的重要信號(hào)通路[30]。因此,本研究使用Western blot檢測(cè)了CUMS大鼠前額葉皮質(zhì)PERK、eIF2α及CHOP蛋白表達(dá)水平,結(jié)果發(fā)現(xiàn)連續(xù)28天的CUMS后,前額葉皮質(zhì)PERK、eIF2α及CHOP蛋白水平均顯著升高。結(jié)果提示CUMS可誘導(dǎo)前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,激活的PERK可導(dǎo)致eIF2α的磷酸化,使蛋白質(zhì)合成受到抑制,誘導(dǎo)CHOP轉(zhuǎn)錄,而長(zhǎng)期活化的CHOP可通過下調(diào)抗凋亡基因 Bcl-2,上調(diào)促凋亡基因 Bax 等凋亡反應(yīng)蛋白,促進(jìn)細(xì)胞凋亡、激活促凋亡蛋白的表達(dá)[31]。本研究發(fā)現(xiàn),連續(xù)4周的CUMS后,除了前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激通路PERK/eIF2α/CHOP相關(guān)蛋白水平提高外,CUMS大鼠前額葉皮質(zhì)抗凋亡基因 Bcl-2表達(dá)顯著下降,促凋亡基因 Bax蛋白表達(dá)顯著增加,提示長(zhǎng)期CUMS導(dǎo)致大鼠抑郁樣行為可能與CUMS增強(qiáng)海馬內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激調(diào)控的PERK/eIF2α/ CHOP信號(hào)通路介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有關(guān),可能是治療抑郁癥的潛在靶點(diǎn)。

研究認(rèn)為,運(yùn)動(dòng)是一把雙刃劍,既能誘發(fā)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,又能改善疾病狀態(tài)下的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激,并且運(yùn)動(dòng)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的有益影響與運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度有關(guān)[32-33]。Ruan等[34]研究發(fā)現(xiàn),與高(25～28 m/min,坡度10o)、低強(qiáng)度(15 m/min,0坡度)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)相比,中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)(20～25 m/min,0坡度)在抑制非酒精性肝炎肝細(xì)胞凋亡方面效果更為顯著,其機(jī)制可能與中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激信號(hào)通路PERK-eIF2α-CHOP介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有關(guān)?；谏鲜鑫墨I(xiàn)可知,中等強(qiáng)度有氧運(yùn)動(dòng)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的調(diào)控可能更有益處。因此本研究給予CUMS大鼠4周中等強(qiáng)度跑臺(tái)運(yùn)動(dòng),發(fā)現(xiàn)長(zhǎng)期跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可使CUMS運(yùn)動(dòng)組大鼠前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激蛋白PERK、eIF2α及CHOP蛋白表達(dá)水平顯著下調(diào),抗凋亡基因 Bcl-2表達(dá)增加。此外本研究還發(fā)現(xiàn),CUMS+E組大鼠抑郁樣行為顯著改善,可能與此運(yùn)動(dòng)在一定程度上減輕慢性應(yīng)激誘導(dǎo)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK/eIF2α/CHOP通路介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡有關(guān),具體機(jī)制需進(jìn)一步研究。

3.3 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)CUMS大鼠前額葉皮質(zhì)BDNF/TrkB表達(dá)的影響

BDNF是主要的神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子之一,在內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中,BDNF主要以前體蛋白存在,通過運(yùn)輸分化,在高爾基體中形成成熟的BDNF,在神經(jīng)元成熟、突觸形成和突觸可塑性等過程中發(fā)揮作用,是抑郁癥病理生理學(xué)和抗抑郁藥治療機(jī)制的重要組成部分[35]。且有研究表明,單次向腦室或直接向雙側(cè)海馬灌注BDNF足以誘導(dǎo)相對(duì)快速和持續(xù)的抗抑郁類作用,而BDNF受體TrkB抑制劑灌注到腦室及海馬可阻斷其抗抑郁作用,結(jié)果表明BDNF-TrkB信號(hào)通路在抗抑郁藥的治療作用中起關(guān)鍵作用[36]。本研究聚焦前額葉皮質(zhì),通過4周慢性不可預(yù)知應(yīng)激發(fā)現(xiàn),與正常大鼠比較,CUMS組大鼠前額葉皮質(zhì)BDNF及TrkB 蛋白表達(dá)均顯著減少,提示前額葉皮質(zhì)中BDNF-TrkB信號(hào)通路蛋白表達(dá)降低在CUMS誘導(dǎo)的大鼠抑郁樣行為中發(fā)揮重要作用。為了進(jìn)一步研究長(zhǎng)期跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)對(duì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的神經(jīng)凋亡的神經(jīng)保護(hù)作用機(jī)制,本研究測(cè)定了前額葉皮質(zhì)BDNF/TrkB通路蛋白表達(dá),通過western blot檢測(cè)發(fā)現(xiàn),4周跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)使CUMS+E組大鼠前額葉皮質(zhì)BDNF及TrkB蛋白表達(dá)均顯著增加。同時(shí)本研究還發(fā)現(xiàn)CUMS增加了大鼠前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激相關(guān)標(biāo)志物的表達(dá),而跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可減弱這些標(biāo)志物的表達(dá),提示削弱內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡及上調(diào)BDNF/TrkB 信號(hào)通路在運(yùn)動(dòng)改善CUMS大鼠抑郁樣行為中起重要作用。有研究表明,BDNF/TrkB通路在對(duì)抗內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激中發(fā)揮重要作用[37]。Wei 等[38]研究發(fā)現(xiàn),硫化氫可通過上調(diào)BDNF-TrkB通路,減輕同型半胱氨酸處理的大鼠海馬內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激(GRP78、CHOP蛋白表達(dá)下降)和神經(jīng)元凋亡(caspase-12蛋白表達(dá)下降),且進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),K252a(BDNF/TrkB通路的抑制劑)可明顯增加上述蛋白的表達(dá),削弱H2S對(duì)CUMS大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用,提示BDNF/TrkB通路介導(dǎo)的H2S對(duì)CUMS大鼠的神經(jīng)保護(hù)作用可能與其抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡有關(guān)[39]。并且有研究報(bào)道,腦神經(jīng)保護(hù)藥物可降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激標(biāo)志物mRNA和蛋白表達(dá),增加BDNF和TrkB mRNA和蛋白表達(dá),并且減少了腦卒中大鼠梗死面積、增加了神經(jīng)元存活率,認(rèn)為腦神經(jīng)保護(hù)藥可通過BDNF/TrkB信號(hào)通路調(diào)節(jié)的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用[40]。因此,本研究中的前額葉皮質(zhì)BDNF/TrkB通路可能在CUMS暴露大鼠跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的抗抑郁作用中發(fā)揮了重要的中介作用,其機(jī)制可能是通過抑制前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK/eIF2α/CHOP通路誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。但是由于本研究中未加入 BDNF-TrkB 通路的激動(dòng)劑及阻斷劑,是本研究的一個(gè)缺陷。本研究只能說明前額葉皮質(zhì)BDNF-TrkB 通路涉及到跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)的抗抑郁作用,后續(xù)工作還有待進(jìn)一步研究BDNF-TrkB 通路通過何種途徑介導(dǎo)抑制CUMS引起的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK/eIF2α/CHOP通路激活及凋亡蛋白的表達(dá)。

圖7 跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)改善CUMS大鼠抑郁樣行為的機(jī)制圖Figure 7 The mechanism of treadmill exercise improving depressive-like behavior in CUMS rats

4 結(jié) 論

(1)4周 CUMS可導(dǎo)致大鼠抑郁樣行為,前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK/eIF2α/CHOP通路相關(guān)蛋白及凋亡蛋白表達(dá)增加,BDNF 及 TrkB 表達(dá)下降,提示前額葉皮質(zhì)可能是CUMS引起大鼠行為學(xué)改變的作用腦區(qū)之一,且這一作用可能是由前額葉皮質(zhì)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK /eIF2α/CHOP通路誘導(dǎo)的細(xì)胞凋亡及BDNF-TrkB 信號(hào)通路下調(diào)共同介導(dǎo)的。

(2)跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)改善CUMS大鼠抑郁樣行為可能與此運(yùn)動(dòng)激活前額葉皮質(zhì)BDNF-TrkB 信號(hào)通路及降低內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激誘導(dǎo)的凋亡,提示跑臺(tái)運(yùn)動(dòng)可能通過BDNF/TrkB信號(hào)通路抑制內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激PERK /eIF2α/CHOP通路介導(dǎo)的細(xì)胞凋亡發(fā)揮抗抑郁作用。