第一部分跑步运动对抑郁模型小鼠的抑郁行为及海马PV+中间神经元的作用目的:抑郁症是对人类健康和社会发展产生巨大阻碍作用的一种精神障碍性疾病。现阶段的常规抗抑郁治疗方法存在起效缓慢、反应率低等不足,而跑步运动作为一种简单安全的行为学干预方法已被证实可以预防和改善抑郁症状,但其机制尚不清楚。大量文献指出抑郁症的发病与海马内γ-氨基丁酸（GABA）系统及小清蛋白（PV+）中间神经元密切相关。本研究旨在探讨跑步运动是否是通过保护慢性不可预知性应激（CUS）抑郁症模型小鼠海马内PV+中间神经元从而改善其抑郁样症状,为寻找跑步运动抗抑郁作用的治疗靶点提供数据支持。方法:对雄性C57小鼠（6-8周龄）进行1周的常规饲养使其熟悉新环境,期间观察小鼠健康情况并剔除先天残疾的小鼠。待小鼠熟悉新环境后,调整好小鼠的糖水偏好基线,剔除无糖水偏好的小鼠,最后得到对照（Control）组小鼠18只和CUS组小鼠134只。对CUS组小鼠进行5周的CUS应激,并于每周同一时间检测小鼠糖水偏好百分比（SPT）,第5周应激结束后进行强迫游泳实验（FST）和悬尾实验（TST）。行为学结果显示共有42只小鼠成功表现抑郁样行为,将这些小鼠随机分组,得到CUS对照（CUS Standard）组小鼠20只和CUS+跑步（CUS+Running）组小鼠22只。CUS+Running组小鼠在被动跑台上进行2周跑步运动,首周以5 m/min的速度进行跑步,待小鼠适应后次周将速度提高到8 m/min。每周一至周五跑步,每天下午5点跑步10分钟,每周同一时间检测3组小鼠的糖水偏好。整个过程Control组小鼠每五只一笼（除行为学实验期间）常规饲养,CUS Standard组小鼠和CUS+Running组小鼠为单笼饲养。跑步干预结束后,每组5只小鼠被随机选取进行麻醉,经多聚甲醛灌注固定后其大脑组织被小心取出。将小鼠的随机一侧半脑放入梯度浓度蔗糖溶液去除水分,用冰冻切片机将被包埋后的脑组织于冠状面切取连续脑片,切片厚度为50μm。将包含海马组织的切片依次放入5个EP管中,得到5组等距、连续的海马组织切片。选取5组中的2组海马组织切片分别进行GABA+细胞和PV+细胞免疫组织化学染色,运用体视学光学分合法统计海马内PV+中间神经元数量及PV+中间神经元/GABA+中间神经元的比例（PV+/GABA+）。在3组小鼠中每组另取5只,处死后在低温环境下迅速取一侧新鲜大脑组织剥离海马结构加入含有PMSF的裂解液中,用超声匀浆仪将组织打碎并在低温环境下高速离心,测定上清液的蛋白浓度并以样本中最小浓度进行配平。将配平后的蛋白液与1/4蛋白液体积的蛋白上样缓冲液混匀后沸水隔水加热8分钟。用Western blot方法检测3组蛋白液内PV、GAD65（表达于GABA中间神经元的突触）和GAD67（表达于GABA中间神经元的胞质）的蛋白水平。结果:1、各组小鼠行为学结果:CUS干预第一周,Control组与CUS组小鼠的糖水偏好百分比没有明显差异（p>0.05）。5周的CUS应激后,与Control组小鼠相比,CUS组小鼠糖水偏好百分比显著降低（p<0.001）。在FST中,与Control组小鼠相比CUS组小鼠不动时间显著延长（p<0.001）。在TST中,与Control组小鼠相比,CUS组小鼠不动时间显著延长（p=0.005）。2周跑步运动后,与Control组小鼠相比,CUS Standard组小鼠的糖水偏好百分比明显降低（p=0.008）;与CUS Standard组小鼠相比,CUS+Running组小鼠的糖水偏好百分比明显升高（p=0.045）。2、各组小鼠的体视学计数结果:与Control组相比,CUS Standard组小鼠海马内PV+中间神经元数量明显减少（p=0.033）;但CUS Standard组和CUS+Running组小鼠PV+中间神经元数量没有明显差异（p>0.05）。与Control组相比,CUS Standard组小鼠海马内PV+/GABA+细胞比例明显降低（p=0.014）;与CUS Standard组相比,CUS+Running组小鼠PV+/GABA+细胞比例明显升高（p=0.005）。3、各组小鼠的相关蛋白水平结果:三组小鼠海马内PV、GAD65和GAD67的蛋白水平均没有明显差异（p>0.05）。结论:1、CUS模型小鼠的糖水偏好下降能被2周的跑步运动明显改善。2、5周的CUS干预可导致海马内PV+中间神经元数量及PV+/GABA+细胞比例下降,海马PV+神经元的减少可能是CUS模型小鼠产生抑郁样行为的结构基础之一。3、2周的跑步运动可以使海马内PV+/GABA+细胞比例回升,这一比例的增加提示PV+神经元的数量增加可能是跑步运动发挥抗抑郁疗效的机制之一。第二部分跑步运动通过调节海马内PGC-1α增强PV+中间神经元的可塑性改善小鼠抑郁样行为目的:第一部分研究证实跑步运动增加海马内的PV+中间神经元可能是其改善CUS模型小鼠的抑郁样行为的重要结构基础,但其内在机制尚不清楚。PGC-1α是PPARγ的转录共激活剂,它在能量相关通路的信号传递过程中发挥重要的作用。有文献指出跑步运动可以使海马内PGC-1α表达增加,并且PGC-1α与抑郁症的发病及治疗具有潜在的因果关系。另有研究表明PGC-1α对PV+中间神经元具有重要的调节作用。因此,本研究旨在探讨跑步运动调控海马内PV+中间神经元治疗小鼠抑郁样症状的内在机制,为跑步运动治疗抑郁症状的机制研究提供重要理论依据。方法:1、CUS模型小鼠海马内PGC-1α蛋白含量检测:从第一部分实验的3组中每组随机选取5只小鼠,处死后在低温环境下迅速用超声匀浆仪将组织打碎并在低温环境下高速离心,测定上清液的蛋白浓度并以样本中最小浓度进行配平。对3组蛋白液中PGC-1α蛋白含量使用Elisa试剂盒检测。2、敲低小鼠海马内PGC-1α的步骤及后续实验:对雄性C57小鼠（6-8周龄）,进行1周的常规饲养使其熟悉新环境,期间观察小鼠健康情况并剔除先天残疾的小鼠。待小鼠熟悉新环境后,调整好小鼠的糖水偏好基线,剔除无糖水偏好的小鼠,最终得到空病毒对照（Control-N）组小鼠30只、PGC-1α敲低（PGC-1α-KD）组小鼠31只。利用立体定位注射技术对Control-N组小鼠两侧海马分别注射2μl腺相关空病毒载体,对PGC-1α-KD组小鼠两侧海马分别注射2μl腺相关病毒敲低PGC-1α,术后密切关注小鼠的恢复情况。病毒注射后给予各组小鼠常规饲养4周,并于每周固定时间进行SPT。待病毒成功转染后对各组小鼠进行FST和TST以检测小鼠的抑郁样行为。随后随机从两组中各抽出一半小鼠分别命名,得到空病毒对照+跑步（Control-N+R）组小鼠15只和PGC-1α敲低+跑步（PGC-1α-KD+R）组小鼠16只。Control-N+R组和PGC-1α-KD+R组小鼠在被动跑台上进行4周跑步运动,首周以5m/min的速度进行跑步,待小鼠适应后次周将速度提高到8 m/min,待小鼠再次适应后第三、四周将速度提高到10 m/min。每周一至周五跑步,每天下午5点跑步10分钟,每周同一时间对4组小鼠进行SPT。另两组小鼠常规饲养。4周后对各组小鼠进行FST和TST检测小鼠的抑郁样行为。随后按第一部分方法得到4组小鼠等距、连续的海马组织切片,进行PV免疫组织化学染色,利用光学分合法精确定量4组小鼠海马总体和各亚区PV+中间神经元。另外抽取各组小鼠一组切片按顺序排列后进行1/2抽样分装入2个EP管内,将其中1组切片利用免疫荧光方法同时标记c Fos/PV（PV+中间神经元活动度）,计数海马各亚区内c Fos+/PV+细胞数量。每组另取5只小鼠,处死后在低温环境下迅速取新鲜大脑组织剥离海马组织,随机提取一侧海马内RNA,将其逆转录为c DNA备用。通过定量PCR技术对4组样本内PV、GAD65和GAD67的基因表达水平进行检测。另一侧海马组织按第一部分方法制成蛋白液用Western blot方法检测4组蛋白液内PV、GAD65和GAD67的蛋白水平。结果:1、3组小鼠海马PGC-1α蛋白表达结果:与Control组相比,CUS Standard组小鼠海马内的PGC-1α蛋白表达明显降低（p=0.045）,经过跑步运动后,与CUS Standard组相比,CUS+Running组小鼠海马内的PGC-1α蛋白表达明显升高（p<0.001）。2、各组小鼠行为学结果:病毒注射后第一次SPT结果显示Control-N组和PGC-1α-KD组小鼠相比,2组小鼠的糖水偏好没有明显差异（p>0.05）,经过4周的病毒转染,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠的糖水偏好百分比明显降低（p<0.001）。同时在FST和TST中,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠的不动时间均明显延长（p=0.024,p=0.013）。经过4周的跑步干预,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠的糖水偏好百分比明显下降（p=0.038）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠的糖水偏好百分比也明显下降（p=0.012）,但PGC-1α-KD+R组和PGC-1α-KD组小鼠糖水偏好百分比没有显著差异（p>0.05）。在FST中,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠的不动时间明显延长（p=0.045）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠的不动时间明显延长（p=0.032）;但PGC-1α-KD+R组和PGC-1α-KD组小鼠在FST中的不动时间没有差异（p>0.05）。在TST中,与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠的不动时间明显延长（p=0.028）。3、蛋白及基因表达结果:经过4周的跑步干预,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠海马内的PV基因表达明显减少（p=0.01）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠海马内PV基因表达明显减少（p=0.007）,但PGC-1α-KD+R组与PGC-1α-KD组小鼠海马内PV基因表达没有明显差异（p>0.05）。各组小鼠海马内GAD65和GAD67的基因表达均没有明显差异（p>0.05）。各组小鼠海马内PV、GAD65和GAD67的蛋白表达均没有明显差异（p>0.05）。4、各组小鼠的体视学计数结果:经过4周的跑步干预,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠的海马总PV+中间神经元数量明显减少（p<0.001）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠的海马总PV+中间神经元数量明显减少（p=0.002）;而PGC-1α-KD+R组与PGC-1α-KD组小鼠相比,海马内总PV+中间神经元数量没有明显差异（p>0.05）。在CA1和CA3区内,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠的PV+中间神经元数量明显减少（p=0.001）（p=0.017）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠的PV+中间神经元数量明显减少（p=0.004）（p=0.047）;而PGC-1α-KD+R组与PGC-1α-KD组小鼠PV+中间神经元数量没有明显差异（p>0.05）。DG区内4组小鼠PV+中间神经元数量均没有明显差异（p>0.05）。5、免疫荧光双标c Fos+/PV+细胞统计结果:经过4周的跑步干预,与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠CA1区内的c Fos+/PV+细胞数量明显减少（p<0.001）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠CA1区内的c Fos+/PV+细胞数量明显减少（p=0.011）。与Control-N组相比,PGC-1α-KD组小鼠CA3区内c Fos+/PV+细胞数量明显减少（p=0.002）;与Control-N+R组相比,PGC-1α-KD+R组小鼠CA3区内c Fos+/PV+细胞数量明显减少（p=0.039）,而PGC-1α-KD+R组与PGC-1α-KD组小鼠相比CA3区内c Fos+/PV+细胞数量没有明显差异（p>0.05）。DG区内4组小鼠c Fos+/PV+细胞数量均没有明显差异（p>0.05）。结论:1、小鼠海马内PGC-1α的敲低导致其抑郁样行为的产生,且这种抑郁样行为并不能被跑步运动缓解。2、区域性敲低海马内PGC-1α导致PV基因表达及PV+中间神经元的数量和活动度下降,表明这可能是小鼠产生抑郁样行为的重要结构基础。3、跑步运动无法增加海马PGC-1α敲低小鼠PV基因表达及PV+中间神经元的数量和活动度,提示跑步运动可能是通过PGC-1α调节PV基因表达及PV+中间神经元的数量和活动度改善小鼠抑郁样症状的。