重复经颅磁刺激对抑郁症和精神分裂症模型动物的效应和机制研究

摘要

目前我国抑郁症和精神分裂症患病率高,识别率低,绝大多数未得到及时的治疗。药物治疗是现阶段治疗该类疾病的主要方式,但现有的抗抑郁症和精神分裂症药物只对50％-80%的患者有效,并且起效缓慢,完全缓解不尽人意。重复经颅磁刺激是一种在人脑特定部位给予重复磁刺激的新技术目前已被批准用于难治性抑郁症治疗,并且越来越多的临床实验证实对精神分裂症的幻听,认知功能障碍均有改善。但是rTMS治疗抑郁症和精神分裂症的机制是什么目前依旧不明。本研究采用大鼠慢性不可预见性应激模型与小鼠脱髓鞘模型分别模拟抑郁症和精神分裂症,采用rTMS进行治疗,探讨rTMS治疗的效应和机制。
　　第一部分:重复经颅磁刺激对慢性应激大鼠的影响及机制研究
　　研究目的:重复经颅磁刺激(rTMS)治疗抑郁症的机制目前并不十分明确,并且停止rTMS治疗后疗效是否维持也尚无文献报道。本研究采用慢性不可预见性抑郁模型(CUMS),采用文拉法辛(Venlafaxine, Ven),rTMS单独及二者共同治疗,观察治疗停止2周后CUMS大鼠的抑郁样行为变化,及rTMS的可能机制。
　　研究方法:采用雄性SD(体重250-280g,周龄8周)84只,分为7组(每组12只): Sham, rTMS+Sham, Ven+Sham, CUMS, CUMS+rTMS, CUMS+Ven, CUMS+rTMS+Ven。CUMS进行8周,于第3周给于rTMS,维持3周,CUMS继续2周。行为学实验,组织取材在最后一次rTMS治疗24小时后进行。rTMS刺激参数采用高频15Hz,各组大鼠采用束缚来方便给与rTMS治疗。文拉法辛30mg/kg每日口服给药。行为学测试包括:体重测试,糖水偏好,开放旷场,强迫游泳及新奇环境抑制进食。对血浆进行ACTH和CORT激素水平测试,脑组织进行BrdU染色,采用western blot对脑海马部位BDNF以及ERK/p-ERK进行定量分析。
　　研究结果:CUMS组于第3周出现明显体重下降(P<0.05),rTMS治疗组与CUMS组相比大鼠体重差异显著(P<0.05)。糖水偏好SPI值第1周,各组之间并无明显统计差异(P>0.05)。3-4周后,CUMS组糖水偏好SPI值较Sham组相比明显下降(P<0.05)。rTMS及Ven治疗之后第1周,rTMS组较CUMS组相比略微升高,治疗第3周更为明显(P<0.05)。停止治疗后第2周,rTMS组SPI评分下降15%。旷场实验中,rTMS+CUMS, Ven+CUMS与CUMS组比无统计差异(P>0.05)。强迫游泳试验中,各组之间有明显统计差异(F(6,77)=6.574, P<0.05, F(6,77)=7.884, P<0.05)。CUMS组较Sham组相比,水中的不动时间增加,攀爬时间下降,并且8周较6周相比水中不动时间延长(P<0.05)。而rTMS+Sham, Ven+Sham与Sham组相比的水中不动时间无明显统计差异(P>0.05)。但是与CUMS组相比大鼠在水中的不动时间减少,攀爬时间增加。二者合并治疗与单独治疗相比无明显的差别。新奇环境抑制进食实验中,第6周有明显统计差异(week6:F(6,77)=6.177, P<0.05),第8周无明显差异(week8:F(6,77)=2.03, P>0.05)。CUMS组进食潜伏期较Sham组相比,第6周明显延长(P<0.05)。rTMS+CUMS,Ven+CUMS与 CUMS组比有明显统计差别(P<0.05)。自由进食30min内,各组之间在第6周和第8周进食量均无明显统计差异(P>0.05)。血浆ACTH和CORT的基础表达水平:rTMS+CUMS,Ven+CUMS比CUMS组明显升高(P<0.05),而合并治疗与单独治疗并无明显差异(P>0.05)。但在停止治疗后2周,rTMS组与CUMS组比无明显差异(P>0.05)。BDNF的表达水平:CUMS组第6,8周较Sham组比海马表达显著下降(P<0.05)。rTMS,Ven及二者合并治疗3周,BDNF表达水平较CUMS组相比明显升高(P<0.01)。海马齿状回BrdU阳性细胞第8周的表达有明显差异(F(6,77)=7.935, P<0.01)。CUMS降低海马齿状回的细胞增殖。rTMS和Ven在停止治疗2周后海马BrdU阳性细胞的表达较CUMS组相比依旧升高(P<0.01),rTMS+Ven+CUMS组较rTMS+CUMS组相比差异显著(P<0.05)。ERK1/2在第6和第8周无明显的统计差异(F(6,77)=1.701, P>0.05)。第8周CUMS p-ERK的表达较Sham组相比下降(P<0.05),但是在第6周却无明显变化(P>0.05)。rTMS,Ven或二者的合并治疗能够减少p-ERK表达的降低(P<0.05)。
　　研究结论:该研究发现长时程高频rTMS治疗很有可能存在长期的抗抑郁疗效,其抗抑郁的机制可能与促进海马细胞增殖,调节 ERK信号通路及增加海马 BDNF蛋白表达密切相关。该实验中所用rTMS治疗参数与临床应用中所用治疗参数相一致,对临床rTMS治疗机制具有一定的解释意义。进一步的实验研究有待进行。
　　第二部分:重复经颅磁刺激对脱髓鞘小鼠的影响及机制研究
　　研究目的:越来越多的研究发现精神分裂症患者存在脑白质缺损,抗精神病药物的作用与髓鞘和少突胶质细胞的功能调节密切相关。rTMS治疗对精神分裂症不同症状疗效显著,并且rTMS已被用于多发性硬化症等脱髓鞘疾病的治疗。由此我们推测髓鞘/少突胶质细胞极有可能是rTMS治疗精神分裂症的潜在靶标。为了证实该假设,我们采用cuprizone诱导的脱髓鞘小鼠,采用rTMS进行治疗,观察rTMS对该小鼠的疗效及潜在的机制。
　　研究方法:实验动物采用成年雌性C57BL/6小鼠,7周龄。实验分为4组,每组16只:Sham, CPZ(0.2%w/w), Sham+rTMS, CPZ(0.2%w/w)+rTMS。实验共进行6周。行为学测试以及组织采集在最后一次rTMS刺激24h后进行。rTMS刺激参数采用高频15Hz,与CPZ模型开始1周前给予,连续7周。CPZ浓度为0.2%混入饲料中,每日给予。采用筑巢实验,社会互动实验,Y-迷宫,惊跳反射的弱刺激抑制等行为学测试。采用髓鞘特异性免疫组化和 western blot观察成熟少突胶质细胞,少突胶质细胞前体细胞,其它类型胶质细胞及BDNF的表达变化。
　　研究结果:CPZ小鼠于第3周出现明显体重下降(P<0.05),rTMS+CPZ组与CPZ组相比无明显统计差异(P>0.05)。社会互动:Session1和Session2中,Sham组小鼠与陌生小鼠具有明显的社会互动行为(P<0.05)。CPZ组小鼠社会互动减弱(P<0.05)。rTMS+CPZ组社会互动能力较CPZ组相比明显增强(P<0.05)。筑巢实验:CPZ组小鼠筑巢评分明显低于 Sham组小鼠(P<0.05)。rTMS+CPZ组评分高于 CPZ组(P<0.05)。Y型迷宫:CPZ组进入臂内次数较Sham组相比明显增加(P<0.05),选择能力下降(P<0.05)。而rTMS+CPZ组与CPZ组相比,进入臂内次数及选择能力差异显著(P<0.05)。惊跳反射的弱刺激抑制:在3db和12db中各组之间没有明显的统计差异F(3,60)=2.342, P>0.05, F(3,60)=1.809, P>0.05)。在6db时,CPZ组PPI值与Sham组相比明显降低(P<0.05),而 rTMS+CPZ组 PPI值较 CPZ组相比升高(P<0.05)。以上行为学实验中 rTMS+Sham组与 Sham组相比无明显差别(P>0.05)。LFB-PSA染色发现:CPZ组小鼠外囊及尾状核的髓鞘评分与Sham组相比明显下降(P<0.05),rTMS+CPZ评分高于CPZ组(P<0.05)。成熟少突胶质细胞特异性抗体MBP,CNPase,GST-π免疫组织化学染色和western blot发现:CPZ组成熟少突胶质细胞/髓鞘在皮层和海马部位均有一定程度的脱失,rTMS+CPZ较CPZ组相比,髓鞘脱失明显好转。进一步实验发现:少突胶质细胞前体细胞的标记物 PDGFα和NG2+在CPZ诱导脱髓鞘后有反应性增生。rTMS+CPZ与CPZ组相比皮层PDGFα表达无明显统计差异,而海马部位差异显著(P<0.05)。而NG2+表达在皮层部位差异显著(P<0.05)。此外,星型胶质细胞和小胶质细胞的表达变化方面,GFAP和CD11b+在CPZ诱导脱髓鞘后有反应性增生。rTMS+CPZ与CPZ组相比较皮层GFAP表达无明显统计差异(P>0.05),而海马部位GFAP有明显统计差异(P<0.05)。CD11b+表达无明显统计差异(P>0.05)。CPZ组与Sham组相比皮层和海马BDNF表达有明显统计差异,而rTMS+CPZ与CPZ组相比皮层和海马BDNF表达明显升高。
　　研究结论:在本实验中,我们采用CPZ诱导精神分裂样动物行为及脱髓鞘病理改变,采用高频rTMS对 CPZ小鼠进行治疗。结果发现,高频 rTMS可以改善 CPZ诱导小鼠的工作记忆损害及社会退缩,减轻脱髓鞘病理损害,促进少突胶质细胞前体细胞的增殖,减少CPZ模型中海马部位星型胶质细胞的增殖,对小胶质细胞没有明显影响。推测其机制可能与增加脑源性神经生长因子BDNF密切相关。

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文献回顾

正文

第一部分：重复经颅磁刺激对慢性应激大鼠的影响及机制研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

第二部分：重复经颅磁刺激对脱髓鞘小鼠的影响及机制研究

1 材料

2 方法

3 结果

4 讨论

小结

参考文献

个人简历和研究成果

致谢