中枢催产素系统调控雄性棕色田鼠配偶联系打断诱导的行为学效应的机制研究

来源 :陕西师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liu3352
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持久而积极的社会联系,如亲子联系、同胞联系以及配偶联系等对人类的生长发育和身心健康十分重要,不仅对焦虑、抑郁、应激反应和药物滥用等具有缓解作用,还可以降低心血管疾病、哮喘和传染病等患病率,而无法形成和维持积极的社会联系是多种精神疾病的病症之一。通过对社会隔离的研究表明,不稳定的社会联系对个体的发育和行为都会产生长远的影响。配偶联系是人类及动物性成熟后最为重要的社会联系之一,能够对人类和动物的心理、生理和行为等多方面产生影响。由于在哺乳动物中,属于单配制婚配制度的物种仅占5%左右,这就使进一步研究配偶联系的形成、维持以及配偶联系扰乱产生的效应相对困难,因此配偶联系扰乱产生效应的神经机制目前还知之甚少。已有少许研究关注配偶联系扰乱(如配偶打断)对情绪的影响上,但对其刻板行为、社会认知、社会性、社会偏好和社会互作等社会行为的影响还尚不清楚,调节这些变化的神经内分泌机制也知之甚少。催产素(Oxytocin,OT)是焦虑和抑郁的主要调节因子。有研究表明,OT能够降低雌性草原田鼠、小鼠以及大鼠的焦虑样行为。诸多脑区参与调节OT的抗焦虑作用,如给内侧前额叶皮质(Medial prefrontal cortex,mPFC)注射OT,能够降低大鼠的焦虑水平。OT还能够通过降低内侧杏仁核(Medial amygdala,MeA)活性,减少动物的焦虑样行为。此外,OT对社会行为也具有重要的调节作用。如侧脑室注射OT,逆转了社会击败的雄性小鼠所产生的社会回避行为。对草原田鼠伏隔核(Nucleus accumbens,NAcc)注射OT促进了其社会偏好和社会探究行为。综上所述,OT系统对情绪和社会行为发挥着重要的调节作用。那么OT是否参与配偶联系打断导致的行为变化目前还不清楚。传统实验室动物,例如大鼠和小鼠等,为多配制,并且不具有复杂的社会行为。而本研究以单配制棕色田鼠(microtus andarinus)为对象开展工作,除了一夫一妻制,棕色田鼠的高社会性也使其成为本研究所需的理想动物模型。本研究以雄性棕色田鼠为对象。首先,将体重、日龄、大小相近的雌雄棕色田鼠配对五天,随后将雄性棕色田鼠随机分为三组:对照组(Control),陪伴组(Sibling)和打断组(Interruption),建模两周之后,依次进行旷场(Open Field Test,OFT)、明暗箱(Light-dark Box Test,LDB)、埋珠(Marble Burying Test,MBT)、社会认知(Social Recognition Test)、社会性(Sociability Test)、社会偏好(Social Preference)、社会互作(Social Interaction)、悬尾(Tail Suspension Test,TST)和强迫游泳(Forced Swimming Test,FST)等行为学测试。在行为学检测结束后,利用高尔基染色法检测mPFC、伏隔核壳部(Nucleus accumbens shell,NAcc Shell)、MeA以及海马CA1、CA3和齿状回(Dentate Gyrus,DG)处树突棘密度变化;利用免疫荧光法检测下丘脑室旁核(Paraventricular nucleus,PVN)和视上核(Supraoptic nucleus,SON)处OT阳性神经元数量及c-FOS免疫阳性神经元表达量以及mPFC、NAcc Shell和MeA处OT神经纤维投射密度;利用实时定量PCR方法检测 mPFC、NAcc Shell 和 MeA 处催产素受体(Oxytocin receptors,OTR)mRNA的变化;利用Western Blot方法检测mPFC、NAcc Shell和MeA处OTR蛋白含量变化;最后利用药理学方法通过NAcc Shell注射外源性OT或OT受体拮抗剂(OTR-A)检测验证中枢OT系统在调节配偶联系打断诱导的行为效应中发挥的重要作用。实验结果显示如下:1.配偶联系打断对雄性棕色田鼠行为的影响1.1对情绪的影响利用旷场和明暗箱实验检测动物的焦虑样行为,结果发现,打断组和陪伴组雄鼠在旷场中央区域及明箱活动的时间百分比均显著低于对照组。提示,配偶联系打断能够提高雄性棕色田鼠的焦虑水平。利用悬尾和强迫游泳实验检测动物的抑郁样行为,结果发现,打断组和陪伴组雄鼠在悬尾中的不动时间百分比显著高于对照组;而打断组雄鼠在强迫游泳中的不动时间百分比显著高于对照组和陪伴组。提示,配偶联系打断能够提高雄性棕色田鼠的抑郁水平。1.2对刻板行为的影响利用埋珠实验检测动物的刻板行为,结果发现,打断组和陪伴组雄鼠埋珠的数目都显著多于对照组。提示,配偶联系打断能够明显增强雄性棕色田鼠的刻板行为。1.3对社会行为的影响利用习惯化/去习惯化装置检测动物的社会认知能力,结果发现,对照组雄鼠在第四阶段的探究时间明显低于第一阶段,第五阶段的探究时间比第四阶段明显升高,而陪伴组和打断组雄鼠均无上述差异;对照组雄鼠的社会认知指数与0相比具有显著差异,且显著高于打断组和陪伴组。提示,配偶联系打断能够损毁雄性棕色田鼠的社会认知能力。利用三箱装置检测动物的社会性和社会偏好,结果发现,在三箱第一阶段,三组雄鼠探究陌生鼠的时间均显著高于探究空笼子的时间;此外,打断组雄鼠的社会指数明显比对照组低,陪伴组的社会指数也呈下降趋势。提示,配偶联系打断在一定程度上损害了雄性棕色田鼠的社会性。在三箱第二阶段,对照组雄鼠探究陌生鼠的时间显著高于探究熟悉鼠的时间;此外,对照组雄鼠的社会指数显著高于陪伴组和打断组。提示,配偶联系打断能够降低雄性棕色田鼠对陌生刺激鼠的社会偏好。利用社会互作实验检测动物的多种社会行为,结果发现:与对照组雄鼠相比,陪伴组和打断组的攻击行为降低,防御和逃跑行为显著升高;此外,打断组雄鼠的探究行为、自饰行为和探索空间行为明显低于对照组,但表现出高顺从行为。提示,配偶联系打断在一定程度上能够抑制雄性棕色田鼠亲社会行为的表达,而促进其反社会行为的表达。综上行为学实验结果我们可以得出结论,配偶联系打断能够提高雄性棕色田鼠的焦虑、抑郁水平,增加动物的刻板行为,损害动物的社会认知能力,同时降低雄性棕色田鼠的社会性及社会偏好,并改变社会互作中的多种行为,这一效应主要是由配偶联系的扰乱造成,而非打断配偶后的隔离效应产生。因此,后续的机制研究中我们对动物的分组设置了对照组和打断组,而去掉了陪伴组。2.配偶联系打断对神经元树突棘密度的影响利用高尔基染色实验检测动物相关脑区的树突棘密度。结果发现:与对照组相比,打断组雄鼠在mPFC、NAcc Shell、MeA、CA1、CA3和DG处的总树突棘密度没有显著差异,但蘑菇型树突棘密度明显下降。提示,配偶联系打断能够抑制雄性棕色田鼠相关脑区成熟型树突棘的形成。3.配偶联系打断对OT-ir神经元及OT-ir神经纤维的影响利用免疫荧光实验检测动物相关脑区OT-ir神经元及OT-ir神经纤维的表达量。结果发现:在PVN脑区,两组雄鼠的OT-ir神经元表达量没有显著差异,但打断组雄鼠c-FOS蛋白表达量以及OT-ir与c-FOS的共染率均显著高于对照组;此外,打断组NAcc Shell处OT-ir神经纤维的神经纤维密度也显著降低。提示,配偶联系打断能够显著增加雄性棕色田鼠PVN处有活性的OT-ir神经元表达,同时下调了NAcc Shell处OT-ir神经纤维的神经纤维密度。4.配偶联系打断对OTR的影响利用实时定量PCR实验检测动物相关脑区OTR mRNA的表达。结果发现:与对照组相比,打断组mPFC处OTR mRNA的表达量显著下降,但NAcc Shell和MeA处OTR mRNA的表达量与对照组无显著差异。提示,配偶联系打断能够明显抑制雄性棕色田鼠mPFC处OTR mRNA的表达量。利用Western Blot实验检测动物相关脑区OTR蛋白的表达。结果发现:打断组雄鼠NAcc Shell处OTR蛋白表达量显著低于对照组,而mPFC和MeA处OTR蛋白含量与对照组无明显差异。提示,配偶联系打断能够显著降低雄性棕色田鼠MAcc Shell处OTR蛋白的含量。5.外源性OT/OTR-A对动物行为的影响分别给予对照组不同剂量的OTR-A,打断组不同剂量的OT。结果发现:对照组在注射两种剂量的OTR-A后,其行为表现与打断组一致;打断组在注射高剂量的OT后,其行为表现与对照组一致;此外,打断组同时注射低剂量的OTR-A和高剂量的OT,其行为表现与打断组一致。提示,10-100ng OTR-A能够通过拮抗NAcc shell中OTR模拟配偶联系打断的效应,而10ng OT能够逆转由配偶联系打断造成的行为学效应。对打断组联合注射10ng OTR-A和1Ong OT,其行为表达与对照组并无明显差异,这就表明NAcc shell处OT正是通过与OTR结合调节配偶联系打断的行为学效应。综上所述,配偶联系打断能够明显提高雄性棕色田鼠的焦虑水平、抑郁水平,增加动物刻板行为的表达,同时还能损毁动物的社会认知能力、降低雄性棕色田鼠的社会性,抑制其对陌生个体的社会偏好,同时改变社会互作中多项行为的表达。上述行为变化主要由配偶的缺失引起,而非隔离造成的效应。这些行为的改变与相关脑区成熟树突棘密度的降低、激活的OT-ir神经元数量增加、OT-ir神经纤维神经纤维密度减少、OTR mRNA表达量减少及OTR蛋白含量降低相关。此外,本研究还发现,给予中枢外源性OTR-A能够诱导类似配偶联系打断造成的行为学效应,而同样方式给予激动剂则能够逆转由配偶联系打断诱导的行为学效应,OT主要是与OTR结合发挥其对配偶联系打断诱导行为变化的调节功能。
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