第一部分单糖诱导小鼠出现抑郁/焦虑样行为和记忆能力受损及其可能机制的探讨研究背景:据报道在2005年至2010年之间,发达国家在各年龄段和性别人群中的平均食糖消耗量均超过10%。D-葡萄糖（D-glucose,Glc）是自然界分布最广的单糖,哺乳动物的大脑主要依赖Glc作为其能量来源。研究证实重度抑郁症（Major depressive disorder,MDD）与机体大脑中的Glc代谢失调有关,但其它能够通过血脑屏障进入大脑的单糖对神经系统的影响目前仍尚不明确,例如D-核糖（D-ribose,RIB）、D-甘露糖（D-mannose,MAN）、D-木糖（D-xylose,XYL）和L-阿拉伯糖（Larabinose,ARA）。已有报道阿尔茨海默症（Alzheimer’s disease,AD）患者尿液中的RIB含量相比健康人群明显增多,并且过量RIB会引起小鼠出现认知障碍,但对其病理生理机制的了解仍然很少。此外,AD患者常常伴发有MDD,RIB代谢异常是否可能参与其中发挥作用,还有待于进一步探索。目的:1.评估5种单糖（RIB、Glc、MAN、XYL和ARA）对体外培养的N2a细胞增殖活力的影响。在体实验观察RIB和MAN对正常C57/B6J小鼠神经精神行为的影响。2.探讨RIB和MAN引起小鼠神经精神行为异常的可能病理生理机制。方法:1.使用CCK8分析法分别检测不同浓度的RIB、Glc、MAN、XYL和ARA对N2a细胞增殖活力的影响。2.给小鼠分别腹腔注射低浓度或高浓度RIB（0.4和4 g/kg）和MAN（0.48和4.8 g/kg）后,观察RIB和MAN是否对小鼠神经精神行为产生影响。3.高效液相色谱-质谱联用技术和ELISA实验检测RIB和MAN经腹腔注射后能否透过血脑屏障进入中枢神经系统。4.HE染色观察不同浓度的RIB和MAN对小鼠海马CA1、CA2、CA3和DG区神经元的影响。5.借助广泛靶向代谢组学和转录组学分析筛选出经RIB和MAN处理后小鼠海马中的差异代谢物和差异基因,使用R语言和IPA软件等生物信息学工具进行联合分析,找出RIB和MAN分别引起小鼠神经精神行为改变的可能分子通路。并采用RT-q PCR和Western blotting等分子生物学方法对其进行验证。结果:1.五种单糖中,RIB和MAN降低N2a细胞增殖活力的效应最显著（P<0.05）。2.4 g/kg RIB组小鼠的糖水偏好显著显著降低（P<0.05）,悬尾实验中的不动时间明显增多（P<0.05）。旷场试验中,低浓度或高浓度RIB及高浓度MAN处理小鼠的直立次数均显著减少（P<0.05）,同时高浓度RIB处理小鼠的中心区域运动距离明显减少（P<0.05）。水迷宫实验中,不同浓度RIB和MAN处理的小鼠找到平台的潜伏期并没有统计学差异（P>0.05）,但低浓度或高浓度RIB及高浓度MAN处理小鼠穿越目标平台的频率均减少（P<0.05）,同时在目标象限的运动时间百分比和运动距离也均明显减少（P<0.05）。3.经腹腔注射RIB小鼠的大脑皮层、海马和下丘脑中RIB的含量均显著增加（P<0.05）,但前额叶脑区没有显著改变（P>0.05）。而经腹腔注射MAN小鼠的大脑皮层、海马和前额叶皮层中MAN的含量均显著增加（P<0.05）,但下丘脑中没有发生显著改变（P>0.05）。4.在4 g/kg RIB组小鼠的海马CA1、CA2、CA3和DG区中出现有明显浓缩和深染的锥体细胞（P<0.05）,但在其他组中没有发现显著改变（P>0.05）。5.在4 g/kg RIB组小鼠海马中筛选出6个差异代谢物和190个差异基因,其中有51个差异基因与4个差异代谢物高度相关。同时,在4.8 g/kg MAN处理的小鼠海马中筛选出17个差异代谢物和264差异基因,其中有109个差异基因与15个差异代谢物高度相关。代谢物-基因整合网络分析提示RIB和MAN的致病机制分别与insulin-POMCMEK-TCF7L2和MAPK-CREB-GRIN2A-Ca MKII信号通路有关。6.Pomc、Tcf7l2、p-MEK1和p-MEK2的表达水平在4 g/kg RIB处理的小鼠海马中显著增加（P<0.05）,但在0.4 g/kg RIB组中并没有发生显著改变（P>0.05）。Grin2a、Camk2b、p-38MAPK和p-Ca MKIIβ的表达水平在4.8 g/kg MAN处理的小鼠海马中显著升高（P<0.05）,伴随p-CREB的表达水平显著降低（P<0.05）,但在0.48 g/kg MAN组中并没有发生显著改变（P>0.05）。结论:RIB和MAN经腹腔注射能够透过血脑屏障并进入中枢神经系统发挥作用,其中高浓度的RIB可以引起小鼠出现抑郁和焦虑样行为以及空间记忆障碍,其可能与海马组织中insulin-POMC-MEK-TCF7L2信号通路的紊乱相关。而高浓度MAN仅会引起小鼠出现焦虑样行为和空间记忆障碍,其可能与海马组织中MAPK-CREB-GRIN2A-Ca MKII信号通路紊乱有关。第二部分HMGB1蛋白在抑郁症中的作用及可能机制探讨研究背景:据流行病学调查结果显示,全球预计约有21%的患者受到重度抑郁症（Major depressive disorder,MDD）这一常见精神疾病的困扰。研究表明除机体糖代谢紊乱外,MDD与外界环境因素的干扰密切相关,例如压力性生活事件等。持续的压力刺激和随之释放的促炎性细胞因子会引起慢性神经炎症和自噬功能障碍。作为对应激性刺激的回应,中枢神经系统会发生神经炎症反应,其中巨噬细胞如小胶质细胞则在其中发挥关键作用。小胶质细胞活化被认为是导致MDD的重要病理过程。高迁移率族蛋白1（High mobility group protein 1,HMGB1）是损伤相关的分子模式中的一种分子,当机体受到应激刺激时能够促使其释放。已有研究报道HMGB1与MDD相关。然而,到目前为止,我们尚不清楚中枢神经系统中的HMGB1具体是如何影响抑郁样行为的,并且对HMGB1在中枢神经系统尤其是内侧前额叶（Medial prefrontal cortex,m PFC）脑区中的功能仍然知之甚少。目的:1.探讨HMGB1是否可能通过激活HMGB1/NF-κB p65/STAT3及随之发生的自噬和神经炎症反应在应激引起的MDD中发挥重要作用。2.探讨MDD患者外周血清中HMGB1的表达水平,及其表达水平与MDD患者临床资料的相关性。方法:1.使用R语言和IPA软件等生物信息学方法重新分析公共数据库中男性MDD患者尸检样本背外侧前额叶（Dorsal lateral prefrontal cortex,dlPFC）脑区的全转录组数据。2.构建慢性社会挫败应激（Chronic social defeat stress,CSDS）MDD模型小鼠,探究应激对小鼠m PFC脑区中HMGB1/NF-κB p65/STAT3信号通路及随之发生的自噬和神经炎症反应的影响。3.使用HMGB1和NF-κB的靶向抑制剂、HMGB1重组蛋白并构建AAV-HMGB1过表达和敲低病毒、AAV-NF-κB p65敲低病毒和m RFP-GFP-LC3病毒,体内外实验观察HMGB1/NF-κB p65/STAT3及随之发生的自噬和神经炎症是否在应激引起的抑郁样行为中发挥重要作用。4.通过ELISA实验检测MDD患者血清中HMGB1的含量,并使用多元回归分析影响患者外周血清中HMGB1含量的可能临床因素。结果:1.生物信息学分析提示MDD发病机制可能与dlPFC脑区中小胶质细胞活化和自噬、高表达的促炎性细胞因子以及激活的HMGB1/NF-κB p65/STAT3轴相关。2.CSDS能够引起小鼠表现出抑郁样行为,同时伴有m PFC脑区中小胶质细胞的活化和自噬。这些反应与m PFC脑区中激活的HMGB1/NF-κB p65/STAT3轴和表达水平上调的促炎性细胞因子相关。3.药理学抑制HMGB1和NF-κB能够阻止LPS诱导的小胶质细胞活化和自噬,而重组HMGB1蛋白则有效逆转了这些影响。在m PFC脑区外源性给予HMGB1重组蛋白或HMGB1过表达病毒能够模拟CSDS效应诱导小鼠出现抑郁样行为、神经炎症反应、自噬和HMGB1/NF-κB p65/STAT3信号通路的激活。而使用NF-κB抑制剂或NF-κB p65敲低病毒则能够有效阻断这些影响。相反,在m PFC脑区直接使用HMGB1敲低病毒处理能够引起小鼠出现应激抵抗的表型,并消除CSDS诱导的应激影响。4.相比健康对照人群,MDD患者外周血清中HMGB1的含量升高,并且其在抑郁症状越严重的患者中的含量更高。结论:mPFC脑区中的HMGB1可能是通过激活HMGB1/NF-κB p65/STAT3信号通路引起神经炎症和自噬在应激引起的MDD中发挥作用。此外,HMGB1是临床MDD的潜在诊断生物标志物,并可能是临床治疗MDD的潜在靶点。