甘丙肽及其受体在深部脑磁刺激抗抑郁过程中的作用机制研究

Major depression is a serious disease affecting a large number of humans and is at present often treated with so called selective serotonin reuptake inhibitors. However, this class of drugs has several problems, and there is an urge to develop novel antidepressants. Deep magnetic stimulation (DMS) has been used to treat depression in recent years. However, the underlying mechanisms are not fully understood. The main aim of this project is to understand the functional significance of neuropeptides galanin in mechanisms underlying anti-depressive effect of DMS, which will be analyzed in chronic unpredictable mild stress rats. The anti-depressive effects were evaluated by the sucrose preference test, the forced swimming test, and the open-field test, as well as MRI and electrophysiology. The expression levels of galanin and its receptors in hippocampus will be investigated. Moreover, the role of galanin and its receptors in DMS will be studied with siRNA method and interference peptides. This study may lead to development of therapeutic molecules and devices for treatment of major depression.

由于现有的抗抑郁药物起效慢、副作用大，且对部分重症抑郁患者无效。因此寻找新的抗抑郁治疗方法是个迫切的临床需求。经颅磁刺激作为安全的非侵入性脑刺激术，已被用于抑郁症的临床治疗并越来越受重视，但其作用机制尚不清楚。既往工作已经证明神经肽之一的甘丙肽与抑郁症发病机制密切相关，我们新近发现深部磁刺激（DMS）在明显改善慢性应激抑郁（CMS）大鼠的抑郁样行为同时也翻转模型海马的体积萎缩和甘丙肽表达降低，提示甘丙肽可能参与DMS的抗抑郁机制且可能与促进海马神经元发生有关。本课题拟以CMS大鼠为模型，利用行为学结合脑影像技术进一步确认DMS的抗抑郁作用，并深入探讨DMS对海马神经元及突触可塑性的影响；利用siRNA技术结合行为学、形态学和电生理学等方法，并结合本实验室甘丙肽受体研究的工作基础，深入探讨甘丙肽及其受体在磁刺激抗抑郁过程中的作用及其机制，以提高和丰富对抑郁症机制的认识和干预的思路和方法。

抑郁症具有病程长，致死、致残率和自杀率高，医疗负担重等特点。但现有的抗抑郁药物起效慢、副作用大，且对部分重症抑郁患者无效。因此寻找新的抗抑郁治疗方法是个迫切的临床需求。经颅磁刺激作为安全的非侵入性脑刺激术，已被用于抑郁症的临床治疗并越来越受重视，而深部经颅磁刺激(DMS)作为其进一步发展的改良模式，给抑郁症尤其是药物难治性抑郁患者带来了新的治疗手段，但其作用机制尚不清楚。本课题以慢性温和应激（CMS）大鼠为抑郁症模型，评估DMS抗抑郁作用并分析其与海马神经元再生和突触可塑性的关系，揭示甘丙肽及其受体在DMS 抗抑郁过程中的作用并探讨其参与机制。我们发现高频而非低频DMS治疗可明显改善CMS大鼠、慢性束缚应激(CRS)大鼠和产后抑郁模型（PPD）大鼠的抑郁样行为；为了进一步探究DMS改善CMS大鼠抑郁样行为背后的形态学机制，我们利用MRI结合形态学进行了观察，在大鼠上首次证实了基于VBM方法的MRI脑结构分析技术具有良好的可信度，并利用此方法我们发现造模后CMS大鼠的腹侧海马脑区的体积减小；利用高尔基染色等方法我们发现CMS导致的海马脑区树突棘密度减小，表明CMS可影响海马环路的可塑性。而利用在体光纤钙荧光信号记录系统分析我们发现CMS大鼠其糖水诱导的钙信号明显减弱；在此基础上我们发现相比于假治疗组的腹侧海马体积明显减小，高频DMS组腹侧海马脑区体积有一定程度的增加，海马脑区树突棘密度减小得到明显改善，而且体光纤钙荧光信号记录发现DMS治疗组其糖水诱导的钙信号未见明显减小，表明CMS可导致腹侧海马体积减小和突触减少而高频DMS治疗可明确改善突触可塑性；进一步我们发现高频DMS刺激通过上调GalR2表达的方式改善CMS引起的海马脑区兴奋性下降而发挥抗抑郁作用，利用siRNA敲减海马脑区GalR2后DMS组的抗抑郁效果被取消，上述结果表明，DMS发挥抗抑郁作用依赖于GalR2的表达；在此基础上，我们进一步对GalR2基因表达的调控机制进行了探讨，发现转录因子Ets-1可以通过与GalR2基因的相关区域特异性结合增强GalR2基因的转录活性进而发挥抗抑郁作用；此外，激活GalR2对星型胶质细胞的保护可能也在DMS抗抑郁机制中发挥作用。上述结果表明高频DMS可通过上调海马脑区的GalR2表达发挥抗抑郁作用，为DMS的抗抑郁临床应用提供了理论和实验依据。