丙泊酚調(diào)整抑郁大鼠電休克治療效應(yīng)及減輕其學(xué)習(xí)記憶損害的突觸可塑性機制

丙泊酚調(diào)整抑郁大鼠電休克治療效應(yīng)及減輕其學(xué)習(xí)記憶損害的突觸可塑性機制目的對比觀測丙泊酚聯(lián)合電休克治療(Electroconvulsivetherapy,ECT)中多因素(病因、ECT參數(shù)及用藥)對抑郁大鼠行為、學(xué)習(xí)記憶及海馬腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brainderivedneurotrophicfactor,BDNF)表達(dá)的影響及其可能交互作用,并進(jìn)一步研究丙泊酚聯(lián)合ECT對海馬長時程增強(Longtermpotentiation,LTP)及相關(guān)突觸蛋白、基因表達(dá)的影響,以期探討丙泊酚對抑郁大鼠ECT治療效應(yīng)的調(diào)整及減輕其學(xué)習(xí)記憶損害的突觸可塑性機制。方法第一部分:健康成年雄性Wistar大鼠88只,鼠齡2～3月,體重200～250g。除隨機選取正常對照組大鼠(C組,n=8)正常飼養(yǎng)相同時間外,其余大鼠采用慢性輕度不可預(yù)見性應(yīng)激(Chronicunpredictablemildstresses,CUMS)方法建立抑郁模型。模型制備成功后,抑郁模型大鼠按(2×5)兩因素析因設(shè)計進(jìn)行隨機分組、被施予ECT處理,一因素為用藥情況(聯(lián)合生理鹽水或丙泊酚,2個水平),另一因素為ECT電量(0、60、120、180、240mC,5個水平),分為兩個大組:施以聯(lián)合生理鹽水(9ml/kg)腹腔注射(Intraperitonealinjection,I.P.)ECT處理組記為E組,施以聯(lián)合丙泊酚(9ml/kg,I.P.,濃度10mg/ml)ECT處理組記為M組;再各自按ECT的5個電量水平分為5個亞組,分別記為E0、E60、E120、E180、E240與M0、M60、M120、M180、M24(0注:0mC組安裝電極但不通電流,即被施予偽ECT處理()n=8)。ECT參數(shù)設(shè)置及療程:雙相矩形波,波幅0.8A,波寬1.5ms,125脈沖/s,時程0.4、0.8、1.2、1.6s分別產(chǎn)生電量為60、120、180、240mC的電刺激,1次/d,連續(xù)7d。C組予以生理鹽水(9ml/kg,I.P.)后行偽ECT處理。于建模后第1d、ECT全程完成后第1d行糖水偏好實驗(SPT),于建模后第2d、ECT全程完成后第2d行曠場實驗(OFT),于建模后第3d、ECT全程完成后第3d行Morris水迷宮實驗。第二次水迷宮實驗完成后第1d,處死大鼠,取海馬組織以酶聯(lián)免疫吸附測定法(Enzymelinkedimmunosorbentassay,ELISA)測定其BDNF蛋白表達(dá)。第二部分:健康成年雄性Wistar大鼠45只、成年雄性WistarKyoto(WKY)大鼠36只,鼠齡2～3月,體重200～250g。除正常對照組(C組,隨機選取Wistar鼠,n=9)正常飼養(yǎng)相同時間外,其余Wistar大鼠采用CUMS方法建立環(huán)境性抑郁模型,WKY鼠(作為遺傳性抑郁模型)正常飼養(yǎng)相同時間。模型制備成功后,抑郁模型大鼠按(2×2×2)三因素析因設(shè)計隨機分為8組(n=9),一因素為抑郁模型(CUMS處理Wistar鼠或WKY鼠,2個水平),第二因素為ECT處理(或偽ECT處理,2個水平),另一因素為用藥情況(聯(lián)合生理鹽水或丙泊酚,2個水平)。上述8組分別為:抑郁對照組(環(huán)境性抑郁模型組CD組、Wistar鼠,遺傳性抑郁模型組KD組、WKY鼠)、單純丙泊酚處理組(環(huán)境性抑郁模型組CP組、Wistar鼠,遺傳性抑郁模型組KP組、WKY鼠)、單純ECT組(環(huán)境性抑郁模型組CE組、Wistar鼠,遺傳性抑郁模型組KE組、WKY鼠)、丙泊酚聯(lián)合ECT組(環(huán)境性抑郁模型組CM組、Wistar鼠,遺傳性抑郁模型組KM組、WKY鼠)。按分組行ECT處理(雙相矩形波、波幅0.8A、波寬1.5ms、125脈沖/s、時程0.8s、電量120mC,1次/d,連續(xù)7d):CE、KE組予以生理鹽水(9ml/kg,I.P.)后行ECT;CM、KM組予以丙泊酚(9ml/kg,I.P.,濃度10mg/ml)后行ECT;C組、CD組、KD組予以生理鹽水(9ml/kg,I.P.)后行偽ECT處理,1次/d,連續(xù)7d;CP、KP組予以丙泊酚(9ml/kg,I.P.,濃度10mg/ml)后行偽ECT處理,1次/d,連續(xù)7d。于建模后第1d、ECT全程完成后第1d行SPT,于建模后第2d、ECT全程完成后第2d行OFT,于建模后第3d、ECT全程完成后第3d行Morris水迷宮實驗。第二次水迷宮實驗完成后第1d,處死大鼠,取海馬組織。各組隨機選取4只大鼠以尼氏染色觀測海馬CA1區(qū)、DG區(qū)神經(jīng)元形態(tài)數(shù)量;各組其余5只大鼠以ELISA法測定其海馬BDNF蛋白表達(dá)。第三部分:健康成年雄性Wistar大鼠35只,成年雄性WKY大鼠20只,鼠齡2～3月,體重200～250g。動物隨機分組:C組(正常對照組,Wistar鼠,n=11),D、P、E、M組(各納入WKY鼠5只和Wistar鼠6只)。D、P、E、M組中Wistar鼠采用CUMS方法建立抑郁模型,WKY鼠及C組Wistar鼠正常飼養(yǎng)相同時間。D組大鼠予以生理鹽水(9ml/kg,I.P.)后行偽ECT處理(1次/d,連續(xù)7d),P組大鼠予以丙泊酚(9ml/kg,I.P.,濃度10mg/ml)后行偽ECT處理(1次/d,連續(xù)7d);E組予以生理鹽水(9ml/kg,I.P.)后行ECT處理(雙相矩形波、波幅0.8A、波寬1.5ms、125脈沖/s、時程0.8s、電量120mC,1次/d,連續(xù)7d);M組予以丙泊酚(9ml/kg,I.P.,濃度10mg/ml)后行ECT處理(方法、療程同E組)。C組隨機選取5只Wistar鼠、其余4組中的WKY鼠于ECT全程完成后第1d制作海馬腦片、以電生理方法檢測CA1區(qū)LTP;C組余下6只、其余4組每組中6只Wistar鼠于ECT全程完成后第1d取海馬組織,以westernblotting方法、實時定量熒光RT-PCR方法分別檢測SynapsinI,PSD-95,GluR1,CREB(p-CREB),NR2A/B蛋白及其mRNA表達(dá)。結(jié)果(1)大鼠CUMS抑郁模型建立后及(/或)偽ECT處理后,其糖水偏好、OFT指標(biāo)、記憶功能、海馬BDNF蛋白水平相對正常對照鼠均降低;單純丙泊酚注射不能逆轉(zhuǎn)上述變化;單純ECT(即生理鹽水聯(lián)合ECT)可改善抑郁行為、提升海馬BDNF水平,但損害學(xué)習(xí)、記憶功能;隨ECT電量增大,單純ECT對快感缺失行為(由SPT評估)的對抗效應(yīng)未見進(jìn)一步增大,對自發(fā)探索行為(由OFT評估)的興奮效應(yīng)先增大后減小,對學(xué)習(xí)、記憶功能的損害效應(yīng)逐漸加重(在中高電量下未見進(jìn)一步加重),而對海馬BDNF水平的提升效應(yīng)僅在180mC下略有下降;丙泊酚在除OFT直立次數(shù)外其余所有指標(biāo)上均與ECT電量發(fā)生交互作用,不同程度地調(diào)整不同電量ECT的效應(yīng):丙泊酚在低電量(60mC)表現(xiàn)出對ECT對抗快感缺失行為、提升海馬BDNF效應(yīng)的削弱,在120mC及以上電量表現(xiàn)出對上述效應(yīng)的增強(但最高電量240mC下丙泊酚對ECT提升BDNF效應(yīng)的增強作用不顯著);隨ECT電量增大,丙泊酚對ECT興奮動物自發(fā)探索行為效應(yīng)的對抗作用以及其對ECT損害學(xué)習(xí)記憶效應(yīng)的對抗作用亦均減弱;(2)不同抑郁模型(模型因素)、接受ECT與否(ECT處理因素),聯(lián)合生理鹽水或丙泊酚(用藥因素)以及上述三種因素兩兩之間或三種共同作用可對抑郁模型動物的抑郁行為、學(xué)習(xí)記憶及海馬BDNF蛋白水平等產(chǎn)生不同程度的交互效應(yīng):環(huán)境性抑郁模型和遺傳性抑郁模型鼠相對正常大鼠,除學(xué)習(xí)功能、海馬DG區(qū)神經(jīng)元數(shù)量外,其余指標(biāo)均不同程度降低;單純丙泊酚注射不能逆轉(zhuǎn)上述變化;單純ECT處理后:除外遺傳性抑郁模型鼠的OFT水平活動距離及海馬BDNF無顯著變化,兩種模型鼠的SPT、OFT行為學(xué)及海馬BDNF其余指標(biāo)均顯著改善;除外OFT直立次數(shù),遺傳性抑郁模型鼠其余上述指標(biāo)均相對環(huán)境性抑郁模型鼠偏低;丙泊酚聯(lián)合ECT下,除環(huán)境性抑郁模型鼠上SPT、海馬BDNF指標(biāo)改善效應(yīng)優(yōu)于單純ECT,OFT水平活動距離改善效應(yīng)差于單純ECT外,其余上述指標(biāo)在兩種模型上相對單純ECT無顯著差異;丙泊酚對遺傳性抑郁模型鼠SPT、BDNF指標(biāo)的改善效應(yīng)均相對環(huán)境性抑郁模型鼠偏弱;單純ECT處理后:兩種模型的學(xué)習(xí)、記憶功能均顯著降低,遺傳性抑郁模型鼠相對環(huán)境性抑郁模型鼠學(xué)習(xí)功能下降更為顯著;丙泊酚聯(lián)合ECT下,相對單純ECT組,兩種抑郁模型學(xué)習(xí)、記憶功能均顯著改善,遺傳性抑郁模型鼠上該改善效應(yīng)弱于環(huán)境性抑郁模型鼠;各治療組海馬CA1區(qū)神經(jīng)元數(shù)量并未相對于未治療組得到增加;(3)相對正常組,抑郁模型鼠海馬LTP效應(yīng)減弱,其相關(guān)突觸蛋白表達(dá)及PSD-95、GluR1、NR2A的mRNA表達(dá)不同程度下調(diào);單純丙泊酚注射不能逆轉(zhuǎn)上述變化;單純ECT增大興奮性突觸后場電位(fEPSP)基礎(chǔ)斜率、但不加重對LTP效應(yīng)的減弱,可回升SynapsinI蛋白至正常組水平,進(jìn)一步降低PSD-95、p-CREB蛋白水平,而不逆轉(zhuǎn)其它蛋白表達(dá)的降低及相關(guān)蛋白mRNA表達(dá)的下調(diào);相對單純ECT,丙泊酚聯(lián)合ECT下,LTP水平回復(fù)至正常組水平,除SynapsinI蛋白水平下降外,PSD-95、NR2A/B及p-CREB蛋白水平均上調(diào)(除外PSD-95,均上升至正常組水平),而PSD-95、NR2A的mRNA表達(dá)回復(fù)至正常組水平。結(jié)論(1)丙泊酚與ECT電量發(fā)生交互作用,從行為學(xué)和分子水平均能調(diào)整不同電量ECT對抑郁模型動物的效應(yīng):丙泊酚在不同ECT電量下產(chǎn)生不同效應(yīng);丙泊酚聯(lián)合下,中等電