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(jī)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(jī)制目的對(duì)比觀測(cè)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(duì)抑郁大鼠行為、學(xué)習(xí)記憶及海馬腦源性神經(jīng)營(yíng)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(duì)海馬長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(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(duì)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(jī)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(jī)選取正常對(duì)照組大鼠(C組,n=8)正常飼養(yǎng)相同時(shí)間外,其余大鼠采用慢性輕度不可預(yù)見(jiàn)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(jì)進(jìn)行隨機(jī)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(gè)水平),另一因素為ECT電量(0、60、120、180、240mC,5個(gè)水平),分為兩個(gè)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(gè)電量水平分為5個(gè)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(shí)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(shí)驗(yàn)(SPT),于建模后第2d、ECT全程完成后第2d行曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(OFT),于建模后第3d、ECT全程完成后第3d行Morris水迷宮實(shí)驗(yàn)。第二次水迷宮實(shí)驗(yàn)完成后第1d,處死大鼠,取海馬組織以酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定法(Enzymelinkedimmunosorbentassay,ELISA)測(cè)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(duì)照組(C組,隨機(jī)選取Wistar鼠,n=9)正常飼養(yǎng)相同時(shí)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(shí)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(jì)隨機(jī)分為8組(n=9),一因素為抑郁模型(CUMS處理Wistar鼠或WKY鼠,2個(gè)水平),第二因素為ECT處理(或偽ECT處理,2個(gè)水平),另一因素為用藥情況(聯(lián)合生理鹽水或丙泊酚,2個(gè)水平)。上述8組分別為:抑郁對(duì)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(shí)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(shí)驗(yàn)。第二次水迷宮實(shí)驗(yàn)完成后第1d,處死大鼠,取海馬組織。各組隨機(jī)選取4只大鼠以尼氏染色觀測(cè)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(cè)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(dòng)物隨機(jī)分組:C組(正常對(duì)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(shí)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(shí)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(jī)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(cè)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(shí)時(shí)定量熒光RT-PCR方法分別檢測(cè)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(duì)正常對(duì)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(duì)快感缺失行為(由SPT評(píng)估)的對(duì)抗效應(yīng)未見(jiàn)進(jìn)一步增大,對(duì)自發(fā)探索行為(由OFT評(píng)估)的興奮效應(yīng)先增大后減小,對(duì)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(jiàn)進(jìn)一步加重),而對(duì)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(duì)ECT對(duì)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(duì)上述效應(yīng)的增強(qiáng)(但最高電量240mC下丙泊酚對(duì)ECT提升BDNF效應(yīng)的增強(qiáng)作用不顯著);隨ECT電量增大,丙泊酚對(duì)ECT興奮動(dòng)物自發(fā)探索行為效應(yīng)的對(duì)抗作用以及其對(duì)ECT損害學(xué)習(xí)記憶效應(yīng)的對(duì)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(duì)抑郁模型動(dòng)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(duì)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(dòng)距離及海馬BDNF無(wú)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(duì)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(dòng)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(duì)單純ECT無(wú)顯著差異;丙泊酚對(duì)遺傳性抑郁模型鼠SPT、BDNF指標(biāo)的改善效應(yīng)均相對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)于未治療組得到增加;(3)相對(duì)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(chǎng)電位(fEPSP)基礎(chǔ)斜率、但不加重對(duì)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(duì)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(duì)抑郁模型動(dòng)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