水通道蛋白4影响抑郁症发生发展的机制研究

水通道蛋白4（AQP4）是脑内表达最高的水通道蛋白亚型。申请者前期的研究发现，慢性温和应激显著上调野生型小鼠海马中AQP4表达；AQP4基因敲除取消经典抗抑郁药物氟西汀抗抑郁作用及促海马神经再生作用，提示AQP4参与调节抑郁症的发生发展及抗抑郁药物药效学。基于上述研究基础，本项目拟应用AQP4基因敲除小鼠制备慢性温和应激所致抑郁症动物模型，从整体水平研究AQP4缺失对抑郁症模型动物行为学、脑内神经递质传导、星形胶质细胞功能、神经可塑性的影响及机制。在此基础上，本项目拟应用皮质酮处理原代培养海马星形胶质细胞及神经干细胞，研究AQP4缺失对糖皮质激素作用下星形胶质细胞、神经干细胞功能障碍的影响及相关信号通路的调节作用。预期研究结果不仅将揭示AQP4在抑郁症发病过程中的作用，也为探索靶向AQP4的星形胶质细胞功能调节剂、防治抑郁症等神经精神疾病提供学术依据。

水通道蛋白4（AQP4）是脑内表达最高的水通道蛋白亚型。申请者前期的研究发现，慢性温和应激显著上调野生型小鼠海马中AQP4 表达；AQP4 基因敲除取消抗抑郁药物氟西汀抗抑郁作用及促海马神经再生作用，提示AQP4 参与调节抑郁症的发生发展及抗抑郁药物药效学。基于上述研究基础，本项目应用AQP4 基因敲除小鼠制备慢性皮质酮皮下注射所致抑郁症动物模型，从整体水平研究AQP4 缺失对抑郁症模型动物行为学、星形胶质细胞功能、神经再生、神经可塑性的影响及机制。研究发现，经21天慢性皮质酮注射后，AQP4基因敲除小鼠抑郁症状较野生型小鼠更显著，表现为体重下降，强迫游泳实验及悬尾实验不动时间延长更显著。病理学研究发现，皮质酮造模后野生型小鼠海马内星形胶质细胞及神经元数量无显著改变；AQP4基因敲除小鼠经皮质酮造模后海马内星形胶质细胞数量显著减少，但海马神经元数量无显著改变。采用BrdU/GFAP和BrdU/MAP-2以及Ki67和Dcx的荧光标记神经再生研究发现，皮质酮造模能抑制野生型及AQP4基因敲除小鼠海马齿状回中成年神经再生；AQP4小鼠海马中神经再生抑制较野生型小鼠更为显著。分子水平研究发现，皮质酮造模可导致野生型小鼠及AQP4基因敲除小鼠海马中缝隙连接蛋白43（Connexin 43, Cx43）、酸性氨基酸转运体1（excitatory amino acid transporter 1， EAAT1）表达显著下降；AQP4基因敲除导致EAAT2表达显著下降，并加剧皮质酮造模引起的EAAT2表达下降；在两种基因型小鼠海马中，皮质酮造模并不引起突触后标志物PSD95 (postsynaptic density protein 95)表达改变，但可抑制突触前标志物突触素1（Synapsin1）的表达，AQP4基因敲除加剧Synapsin1表达下调。神经营养因子测定发现，皮质酮造模显著降低两种基因型小鼠海马内脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）水平；皮质酮造模不改变野生型小鼠海马中胶质细胞源性神经营养因子(glial cell line-derived neurotrophic factor,GDNF)表达水平，但显著抑制AQP4基因敲除小鼠海马GDNF的表达。细胞水平研究发现，AQP4基因敲除加重星形胶质细胞对皮