基于PI3K-AKT通路探索母婴分离大鼠异常行为的性别差异的研究

来源 :中国医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhwa
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目的:早期生活是个体成长发育最为关键的时期,不良的早期生活经历会对个体的认知、情绪产生终生的影响。母婴分离(maternal separation,MS)是模拟早期生活压力最常用的动物模型,在大鼠出生后的第2天(postnatal day,PND2)至第14天(PND14)每天进行母婴分离3小时(maternal separation for 180min,MS180),这是目前最常用的MS造模方法,MS180能够造成大鼠成年后抑郁或记忆受损等异常行为。另外一种MS造模方法是在大鼠的PND2-PND14每天进行母婴分离15min(MS15),与MS180不同的是,MS15会对大鼠成年后的行为造成积极的影响。通过转录组高通量测序筛选出大鼠海马组织内与MS相关的差异基因-SGK1基因(Serum/Glucocorticoid Regulated Kinase 1,SGK1),SGK1是与神经元功能密切相关的一个基因,能够介导慢性应激后大鼠异常行为的发生。SGK1所在的PI3K-AKT信号通路也被报道参与了创伤后应激障碍和抑郁症等精神类疾病的发生发展。在一些应激反应中,PI3K-AKT通路被激活,同时伴随小胶质细胞的激活,二者进一步介导的神经炎症反应导致了应激模型中大鼠的行为异常。改善大鼠异常行为的众多治疗方法中,运动以非药物的形式成为了新的治疗手段。目前,MS导致大鼠成年后的异常行为与PI3K-AKT通路相关性的研究报道较少,同时MS造成大鼠异常行为的性别差异也鲜有报道。因此,在此基础上,本研究首先采用MS180模型,以雌性大鼠和雄性大鼠为实验对象,基于PI3K-AKT通路,探究MS180造成大鼠成年后行为异常的性别差异。其次,我们在第一部分实验研究的基础上,以雌性大鼠为研究对象,比较MS15和MS180两种造模方法造成雌性大鼠行为异常的差异以及探索跑轮运动对MS180后雌性大鼠焦虑样行为的改善作用。方法:在大鼠PND2-PND14,以MS180和MS15为造模方法创建母婴分离模型。在大鼠PND22-PND35,随机筛选大鼠每天进行半小时的自主跑轮运动治疗。旷场行为学测试检测大鼠对新环境的探索行为和焦虑水平,十字高架行为学测试检测大鼠焦虑水平,用水迷宫行为学测试检测大鼠的记忆功能。采用转录组高通量测序筛选大鼠海马组织中与MS相关的差异基因,应用KEGG通路富集分析差异基因所在的通路-PI3K-AKT通路。应用q PCR验证大鼠海马组织中SGK1、NR4A1等差异基因的m RNA水平。应用Western blot方法检测大鼠海马组织中PI3K-110a、PI3K-P85、PDK1、p-AKT、AKT、SGK1、p-SGK1、SGK1、NR4A1的蛋白表达变化。应用免疫荧光方法确定大鼠海马组织中SGK1与NURN的定位关系、观察IBA1和GFAP的形态及表达情况。结果:1、行为学测试结果显示,MS180后雌性大鼠的焦虑水平显著升高且空间记忆受损,MS180后雄鼠没有出现显著的异常行为。2、转录组高通量测序筛选到雌性大鼠海马组织中与MS相关的差异基因SGK1和NR4A1,KEGG通路富集分析差异基因富集在PI3K-AKT通路。在同等筛选条件下,未发现雄鼠海马组织中与MS相关的差异基因。3、MS180后雌性大鼠海马组织中SGK1和NR4A1的m RNA表达显著降低,雄性大鼠海马组织中SGK1和NR4A1的m RNA表达无显著变化。4、MS180后雌性大鼠海马组织中的PI3K-110a、PI3K-P85、PDK1蛋白表达显著升高、NR4A1蛋白表达显著下降、AKT和SGK1的磷酸化水平显著升高,这说明MS180后雌性大鼠海马组织中PI3K-AKT通路被激活。而MS180后雄性大鼠海马组织中AKT磷酸化水平显著降低,其他相关蛋白无显著变化。5、MS180后雌性大鼠海马组织中的小胶质细胞被激活,MS180后雌性大鼠海马组织中的星形胶质细胞无显著变化。雄性大鼠海马组织中的小胶质细胞和星形胶质细胞均无显著变化。6、MS15后雌性大鼠对新环境的探索行为显著增多,提示其焦虑水平降低。7、MS180雌性大鼠经过跑轮运动后对新环境的探索行为显著增多,焦虑水平显著降低。结论:1、MS180造成大鼠的异常行为存在性别差异,MS180后雌性大鼠更易出现焦虑水平升高和记忆受损的异常行为。2、MS180激活雌性大鼠海马组织中PI3K-AKT通路和小胶质细胞。3、MS180上调雌性大鼠海马组织中SGK1磷酸化水平。4、MS15对雌性大鼠的行为有积极影响。5、跑轮运动对MS180雌性大鼠的焦虑样行为具有改善作用。
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