外泌体miR-503-3p在抑郁症中的作用及部分机制研究

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抑郁症是一种严重影响人类健康的常见精神疾病,其高发率和导致包括自杀在内的社会危害使得抑郁症的防治成为全球范围内的重大公共卫生问题。外泌体是穿梭在细胞间的物质传递与信息交流载体,是活细胞分泌到胞外的一种纳米级囊泡。外泌体携带蛋白质、m RNA和mi RNA,可以通过靶细胞膜融合等多种途径实现供体细胞与受体细胞的信息传递与交流,被认为是不同细胞间相互作用的重要介质。近年来的研究表明,外泌体及其重要内含物mi RNA在精神神经疾病的发生发展过程中起重要作用。本研究通过建立抑郁症的整体动物模型及细胞模型,采用经典的行为学实验范式,结合电镜观察、血清外泌体分离及mi RNA测序分析技术等多种实验方法,从整体、细胞及分子水平观察外泌体及外泌体mi RNA在抑郁过程中的变化,重点探讨mi R-503-3p对BDNF/Trk B通路相关蛋白表达的调控作用,旨在进一步揭示外泌体及外泌体mi RNA在抑郁症发病中的作用,为抑郁症的发病机制及治疗靶标开发提供实验依据。目的:通过建立抑郁症大鼠模型及细胞模型,观察外泌体及外泌体mi RNA在抑郁症中的变化,探讨其在抑郁症发病机制中的作用,重点观察mi R-503-3p对BDNF/Trk B通路相关蛋白表达的调节及其在抑郁症发病机制中所起的作用。方法:1. 整体动物实验:通过慢性不可预知温和应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)建立大鼠抑郁症模型,观察大鼠神经精神行为改变,提取分离血清外泌体进行mi RNA测序分析。45只雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠,根据体重分为对照组及应激处理组。适应性饲养一周后应激处理组大鼠开始接受为期4周的慢性不可预知温和应激,对照组大鼠自由饮食不接受应激刺激。2周后应激处理组大鼠分为CUMS组及氟西汀组(5mg/kg)并继续接受应激刺激。氟西汀组大鼠每日一次灌胃给药,连续给药2周。对照组及CUMS组大鼠灌胃给与等体积溶媒。每周观察体重变化。采用旷场试验、糖水偏爱实验和强迫游泳实验观察各组大鼠神经精神行为学改变,提取分离血清外泌体,电镜及表面标志物验证后测序分析大鼠血清外泌体mi RNA的差异化表达。对不同组mi RNA测序结果进行GO分析和KEGG富集分析。Western Blot法和q RT-PCR法检测大鼠海马、前额叶皮层和血清外泌体中BDNF、Trk B、TREM1、TREM2和Synaptotagmin I的蛋白和m RNA表达。2.细胞实验:mi R-503-3p对皮质酮刺激的SH-SY5Y细胞BDNF/Trk B通路相关蛋白表达的影响将人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞体外培养于含有10%胎牛血清(FBS),青霉素和链霉素的DMEM-F12培养基(1:1)中,37℃、5%CO2培养箱中孵育。对数生长期细胞以1×104的密度接种在6孔板中,皮质酮(25?mol/L)刺激造模。24小时后,使用GP-si RNA-Mate Plus进行转染,将细胞分为对照组,皮质酮组,皮质酮加NC(阴性对照,100?mol/L)组和皮质酮加mi R-503-3p模拟物(100?mol/L)组。转染后7小时,更换培养基,荧光倒置显微镜观察细胞状态并拍照。采用q RT-PCR一步法检测mi R-503-3p在SH-SY5Y细胞中的含量,Western Blot法和q RT-PCR法检测BDNF、Trk B、TREM1、TREM2和Synaptotagmin I的蛋白和m RNA的表达。结果:1.与对照组比较,CUMS组大鼠体重增长速度显著下降且糖水偏爱指数也明显降低。在旷场试验中,CUMS组大鼠的总移动距离、中心移动距离、直立次数均明显下降而排便次数增加;在强迫游泳实验中,CUMS组大鼠表现为不动时间显著延长而游泳时间缩短。与CUMS组比较,氟西汀治疗组大鼠自主活动及探究行为增多,快感缺失及绝望行为均得以改善。Western blot实验结果显示与对照组比较,CUMS组大鼠海马、前额叶皮层和血清外泌体中BDNF、Trk B、TREM1和Synaptotagmin I蛋白表达降低而TREM2蛋白表达则显著上调;血清外泌体mi RNA测序结果表明,在大鼠血清外泌体中差异表达并靶向为BDNF基因的mi RNA是mi R-503-3p,mi R-7a-1-3p,mi R-16-5p和mi R-382-5p;KEGG富集分析显示CUMS诱导的差异表达mi RNA参与了包括MAPK通路、Wnt通路和m TOR通路在内的多种信号转导通路的调控。2. 与对照组比较,q RT-PCR实验显示CUMS组大鼠血清外泌体mi R-503-3p的含量显著下降而氟西汀组则明显上升;细胞实验中Western blot结果显示,与对照组比较,皮质酮刺激的模型组SH-SY5Y细胞BDNF、Trk B、TREM1和Synaptotagmin I的蛋白表达均显著降低,而TREM2的表达则明显升高。将mi R-503-3p转染到SH-SY5Y细胞后,无论有无皮质酮刺激,BDNF、Trk B、TREM1、Synaptotagmin I的m RNA和蛋白表达均显著升高而TREM2的表达则降低。结论:慢性不可预知温和应激不仅可诱导大鼠抑郁相关行为和海马及前额叶皮层BDNF/Trk B信号通路相关的蛋白表达失衡,还可以导致大鼠血清外泌体及其内含mi RNA的差异表达。外泌体mi RNA,尤其是mi R-503-3p,可能通过调节BDNF/Trk B信号通路相关蛋白的表达参与抑郁症的发生,有望成为应激相关性抑郁症的潜在诊断性生物标志物和治疗靶标。
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