海马nNOS-端粒酶：抑郁症HPA轴亢进新机制与治疗

Hyperactivity of HPA axis is the hallmark of depression. Because the mechanism remains unknown, there is basically no using antidepressant developed base on HPA axis. Our previous study find that nNOS in the hippocampus mediates HPA axis hyperactivity via GR. Moreover, we find that telomerase in the neuronal stem cells in the hippocampus are involved in the pathology of depression and the modulation of neurogenesis. We also find that hippocampal nNOS regulates telomerase, but the mechanism and significance of which remains unclear. Here, we are going to use technologies including nNOS knockout, TERT knockout, overexpression, conditional knockout mice, TERT overexpression virus, TERT interference, tool drugs, cell and tissue culture, adult neuronal stem cell sorting and culture, protein chip, microsphere and so on to study two questions. 1. The function of “hippocampal nNOS-telomerase- proliferation and differentiation of neuronal stem cell and neuronal plasticity and circuitry integration of new born neurons pathway” in the pathology of HPA axis hyperactivity. 2. To develop a gene therapy strategy for depression by nasal administration of a PLG- microsphere vehicle carrying RV-TERT-GFP. In this study, we will reveal the role of hippocampal nNOS-telomerase pathway and its mechanism in the pathology of HPA axis hyperactivity and will provide a new therapy strategy for curing depression targeting telomerase in the neuronal stem cells in the hippocampus, providing new insights into the mechanisms and the treatment of depression.

HPA轴亢进是抑郁症重要病理，但由于其机制不明，基于HPA轴的抗抑郁药物匮乏。我们前期研究发现海马nNOS通过调控GR介导HPA轴亢进。另外，海马端粒酶与抑郁症及神经元发生相关。同时发现，海马nNOS调控端粒酶，但其意义与机制不明。本项目运用nNOS基因敲除，TERT基因敲除、过表达、条件性基因敲除等模式小鼠，TERT过表达病毒、RNA干扰、工具药、细胞与切片培养、成年干细胞分选与培养、蛋白质芯片、微球包载病毒等技术方法着重研究：1. 海马nNOS-端粒酶-神经干细胞的增殖、分化及新生神经元的可塑性、环路构建在HPA轴亢进中的作用及机制；2. 开发用微球包装包载有TERT基因全长的逆转录病毒载体，经鼻腔给药探索抑郁症基因治疗策略。通过上述研究，将阐明海马nNOS-端粒酶在抑郁症HPA轴亢进中的作用和机制，并建立针对海马端粒酶特异性靶点的抑郁症基因治疗策略，为认识和治疗抑郁症开辟新的领域。

抑郁症发病率逐年增高，是困扰人类的一种重要情感性疾病，其发病机制仍不明确。HPA轴亢进是重度抑郁症患者的一个常见特征，介导了抑郁病情进展。但是，HPA轴亢进分子机制尚不明了。我们前期研究发现海马神经元型一氧化氮合酶（nNOS）参与调控抑郁症HPA轴亢进。另外，我们发现海马端粒酶催化亚基（TERT）调控抑郁行为。结合研究基础，我们提出一个新的假说：海马nNOS-TERT-新生神经元发育、环路构建通路介导抑郁症HPA轴亢进。我们引进了TERT敲除小鼠，发现TERT敲除小鼠HPA轴亢进，并证明海马TERT调控HPA轴活动。值得注意的是nNOS并不能调控TERT，nNOS敲除小鼠海马TERT并没有显著改变。然而，TERT敲除小鼠nNOS蛋白表达显著升高。我们证实TERT通过调控nNOS和5-HT1AR调控了HPA轴亢进和抑郁行为。此外，通过运用逆转录病毒、假狂犬病毒等工具证明海马TERT是新生神经元发育、环路构建的必需分子。TERT敲除小鼠新生神经元形态丰富程度明显降低，神经环路构建减少，过表达TERT后逆转。重要的是，我们发现海马TERT通过新生神经元调控HPA轴活性。因而，我们证实并修正了我们提出的假说：海马TERT-nNOS-新生神经元发育、环路构建通路介导抑郁症HPA轴亢进。另外，我们还发现海马TERT参与了抑郁相关的学习记忆障碍。不同脑区的TERT分别介导了抑郁和攻击行为。海马与下丘脑nNOS在介导HPA轴亢进中发挥不同作用。基于这些研究，我们发展了一种微球包载的逆转录病毒表达TERT载体，具有较好的抗抑郁效果。本项目研究共发表SCI论文5篇，影响因子1篇大于7，2篇大于5，1篇大于3。另外有一篇正在修稿中。申请国家专利一项，已通过评审，待授权。协助培养博士生2名，硕士生2名。