【摘要】：背景:以可口可樂為代表的含糖碳酸飲料(sugar-sweetened soft beverage,SSSB)已成為人們膳食結構的一部分。全世界每秒鐘約有10450人享用可口可樂公司所生產的飲品。2003-2014年中國居民飲料人均消費量上升速度十分顯著,2014年人均消費量是2003年的10倍,兒童飲用含糖飲料的行為越來越普遍。流行病學調查發(fā)現,長期攝取SSSB的兒童青少年有明顯的異常情緒行為,如感到悲傷和絕望、注意力不集中、打架斗毆甚至有自殺的想法和行動。兒童青少年精神疾患與SSSB的攝入量呈“J”型劑量反應關系。動物實驗表明,過量攝取SSSB導致的小鼠學習記憶能力降低與海馬腺苷受體(adenosine receptors,ARs)異常有關。ARs屬G蛋白偶聯受體(G protein coupling receptors,GPCRs)家族成員,是治療神經精神疾病的重要靶點。臨床研究和動物實驗都發(fā)現,腺苷受體2a(adenosine receptor 2a,A2aR)通過中樞單胺類神經遞質、神經炎癥、神經營養(yǎng)因子、應激反應等多方面對大腦功能產生影響;使用A2aR拮抗劑能有效緩解抑郁、焦慮、阿爾茨海默癥等神經精神疾病。過度激活的A2aR與多巴胺受體2(dopamine receptor 2,D2R)競爭性結合GPCRs,引起下游信號轉導異常。運動具有良好的抗抑郁效應,規(guī)律的運動能夠緩解小鼠的抑郁情緒。然而,SSSB是否會導致小鼠出現抑郁行為,是否與A2aR信號轉導障礙有關及運動的抗抑郁機制尚不清楚。目的:本研究將探討SSSB對小鼠抑郁行為的影響,以及A2aR介導的信號通路在運動抗抑郁中的作用。旨在從現代社會膳食結構的改變初步揭示兒童青少年異常情緒行為的成因以及運動的矯正作用和機制。方法:本實驗選用上海斯萊克實驗動物中心購買的4周齡雄性C57BL/6小鼠32只,體重14~16g。隨機分為4組,每組8只,包括(1)飲水安靜組(WS):純凈水、普通飼料,安靜飼養(yǎng);(2)可樂安靜組(KS):可口可樂、普通飼料,安靜飼養(yǎng);(3)飲水運動組(WE):純凈水、普通飼料,跑臺運動;(4)可樂運動組(KE):可口可樂、普通飼料,跑臺運動。適應性飼養(yǎng)1周后,WE、KE組小鼠進行適應性運動,為期1周,第3-14周正式訓練。每周固定時間對小鼠稱重,并記錄小鼠體重。運動干預12周后,進行行為學檢測,包括懸尾實驗(TST)、強迫游泳實驗(FST)和開場實驗(OFT)。行為學實驗結束后,麻醉小鼠,進行心臟取血、剝離下丘腦、海馬組織,采用Elisa檢測血清生長激素(GH)、生長激素釋放肽(GHRP)的濃度;采用RT-PCR檢測下丘腦腺苷受體2a(A2aR)、蛋白激酶A(PKA)、環(huán)磷酸腺苷反應元件結合蛋白(CREB)、CREB轉錄調節(jié)共激活劑1(CRTC1)、腦源性神經營養(yǎng)因子(BDNF)、5-羥色胺受體1A(5-HT1A)、單胺氧化酶-A(MAO-A)、兒茶酚氧位甲基轉移酶(COMT)、白細胞介素-1β(IL-1β)、白細胞介素-6(IL-6)、白細胞介素-10(IL-10)及c-jun氨基末端激酶(JNK)的mRNA表達水平;采用Western blotting檢測海馬A2aR、PKA、CREB、CRTC1、BDNF的蛋白表達水平。結果(1)對小鼠生長情況的研究發(fā)現:與WS組相比,KS組小鼠體重、Lee指數及血清GH水平均顯著降低(p0.05),血清GHRP無顯著性差異(p0.05);WE組小鼠體重、Lee指數有非常顯著性降低(p0.01),血清GH和GHRP水平均無顯著性差異(p0.05)。與KS組相比,KE組小鼠體重在第3周顯著降低(p0.05),第13周有非常顯著性升高(p0.01),Lee指數有非常顯著性降低(p0.01),血清GH水平有升高趨勢(p=0.07),GHRP水平無顯著性差異(p0.05)。表明SSSB能夠抑制小鼠生長,而運動能夠促進小鼠生長。(2)行為學檢測發(fā)現:與WS組相比,KS組小鼠在TST的掙扎時間有非常顯著性降低(p0.01),FST的掙扎時間(p=0.08)和OFT的中央活動時間(p=0.06)有降低趨勢,FST的漂浮時間有升高趨勢(p=0.08),TST的晃動時間和OFT的邊緣時間無顯著性差異(p0.05);WE組小鼠在OFT的邊緣時間有非常顯著性降低(p0.01),FST的掙扎時間(p=0.05)和OFT的中央活動時間(p=0.06)有升高趨勢,FST的漂浮時間、TST的晃動時間和掙扎時間均無顯著性差異(p0.05)。與KS組相比,KE組小鼠在FST的掙扎時間和TST的晃動時間有非常顯著性升高(p0.01),TST的掙扎時間顯著性降低(p0.05),OFT的中央活動時間有升高趨勢(p=0.07),FST的漂浮時間有降低趨勢(p=0.06),OFT的邊緣時間無顯著性差異(p0.05)。表明SSSB能夠誘導小鼠出現抑郁行為,而運動改善了小鼠的抑郁行為。(3)對A2aR-PKA-BDNF信號通路基因及蛋白水平的研究發(fā)現:與WS組相比,KS組小鼠下丘腦A2aR、CREB和CRTC1 mRNA水平均有非常顯著性升高(p0.01),BDNF mRNA水平顯著升高(p0.05),PKA mRNA水平無顯著性差異(p0.05);WE組小鼠下丘腦A2aR、CREB、CRTC1和BDNF mRNA水平均有非常顯著性升高(p0.01),PKA mRNA水平顯著升高(p0.05)。與KS組相比,KE組小鼠下丘腦CREB mRNA水平顯著升高(p0.05),BDNF mRNA水平有升高趨勢(p=0.09),A2aR、PKA和CRTC1 mRNA水平均無顯著性差異(p0.05)。與WS組相比,KS組小鼠海馬A2aR和PKA蛋白水平顯著升高(p0.05),CRTC1蛋白水平顯著降低(p0.05),CREB和BDNF蛋白水平無顯著性變化(p0.05);WE組小鼠海馬PKA和CREB蛋白水平顯著升高(p0.05),A2aR、CRTC1和BDNF蛋白水平無顯著性差異(p0.05)。與KS組相比,KE組小鼠海馬A2aR和PKA蛋白水平有非常顯著性降低(p0.01),BDNF蛋白水平有非常顯著性升高(p0.01),CRTC1水平顯著升高(p0.05),CREB蛋白水平有升高趨勢(p=0.08)。表明SSSB可能通過激活A2aR引起下游信號通路轉導從而誘導抑郁;而運動能夠降低海馬A2aR蛋白水平、增加CRTC1和BDNF蛋白的表達,從而改善抑郁行為。(4)對單胺類神經遞質相關基因的研究發(fā)現:與WS組相比,KS組小鼠下丘腦COMT mRNA水平有非常顯著性升高(p0.01),5-HT1A和MAO-A mRNA水平無顯著差異(p0.05);WE組小鼠下丘腦COMT mRNA水平有非常顯著性升高(p0.01),MAO-A mRNA水平顯著升高(p0.05),5-HT1A mRNA有升高趨勢(p=0.07)。與KS組相比,KE組小鼠下丘腦5-HT1A mRNA有升高趨勢(p=0.06),MAO-A和COMT mRNA水平無顯著性差異(p0.05)。下丘腦A2aR基因水平與5-HT1A和COMT mRNA水平呈顯著正相關(p0.01),與MAO-A mRNA水平無顯著相關關系(p0.05)。表明SSSB對小鼠抑郁行為的影響可能與單胺類神經遞質相關基因代謝障礙有關。(5)對中樞炎癥因子的研究發(fā)現:與WS組相比,KS組小鼠下丘腦IL-1βmRNA水平有升高趨勢(p=0.08),IL-6、IL-10和JNK mRNA水平均無顯著性差異(p0.05);WE組小鼠下丘腦IL-1β和IL-10 mRNA水平有非常顯著性升高(p0.01),JNK mRNA水平顯著降低(p0.05),IL-6 mRNA水平有升高趨勢(p=0.06)。與KS組相比,KE組小鼠IL-1β、IL-6、IL-10 mRNA水平顯著升高(p0.05),JNK mRNA水平有非常顯著性升高(p0.01)。下丘腦A2aR mRNA水平與IL-1β、IL-6、IL-10 mRNA水平呈顯著正相關(p0.01),與JNK mRNA水平呈正相關(p0.05)。表明SSSB對小鼠抑郁行為的影響可能與中樞炎癥因子水平改變有關。結論(1)長期攝取SSSB導致小鼠出現抑郁行為,運動能改善小鼠的抑郁行為。(2)長期攝取SSSB導致的抑郁行為可能與A2aR-PKA-BDNF信號通路改變有關,運動導致海馬A2aR蛋白水平降低并激活PKA-BDNF信號通路,從而改善抑郁行為。(3)下丘腦A2aR表達水平與5-HT1A、COMT及炎癥因子水平呈正相關,表明SSSB與運動對抑郁行為的影響,與單胺類神經遞質相關基因及中樞炎癥水平有關。意義:本研究探討了長期攝取SSSB作為一種不健康的飲食方式對小鼠抑郁行為的影響及A2aR-PKA-BDNF信號通路在運動抗抑郁中的介導機制;在此基礎上,進一步探究了A2aR基因表達水平與單胺類神經遞質相關基因及中樞炎癥因子的相關關系,發(fā)現SSSB導致的A2aR信號傳導障礙可能與單胺類神經遞質相關基因及中樞炎癥因子表達異常有關。該結果將為運動抗抑郁的研究及臨床抗抑郁治療提供理論依據。
【圖文】：

圖 1-1 腺苷受體與 G 蛋白偶聯受體的偶聯[17]Figure 1-1．Adenosine receptor subtypes are coupled to G-protein coupled receptors2 A1R、A2aR 對抑郁、焦慮和攻擊行為的影響抑郁癥又稱抑郁障礙（major depressive disorder，MDD），以顯著且持久的心境低落、認知記憶能力降低、反應遲緩、注意力不集中，對事物喪失興趣等為主要臨床表現，患者甚至出現悲觀厭世、企圖自殺的行為。大量研究表明，抑郁常伴隨焦慮和攻擊行為而發(fā)生，，焦慮是抑郁患者的情緒反應，攻擊是抑郁患者的行為表現[18, 19]。提高大腦 ADE 或 A1R 的濃度是臨床常用的抗抑郁手段。動物研究表明，A1R 敲除小鼠表現出明顯的抑郁癥狀，且對睡眠剝奪誘導的抗抑郁效應產生抵抗[10]。ADE 介導的 A1R 信號能夠緩解缺血性腦損傷導致的紋狀體 γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric，GABA）能突觸傳遞抑制[20]。外源性補充酮產生的抗焦慮

8 小結與展望基于以上綜述分析，運動對抑郁癥的改善作用可能與運動抑制了 A2aR 的表達有關，其具體機制可能與神經內分泌功能紊亂、神經營養(yǎng)因子表達障礙、中樞神經遞質分泌異常、中樞炎癥反應增加等一系列癥狀改善密不可分。（圖 1-4）。GPCRs 是一大類重要的膜蛋白受體，其在情緒行為、免疫系統、自主神經系統等方面發(fā)揮著重要的信號調節(jié)作用，因此，對 A2aR 在抗抑郁病理機制中的研究顯得尤為重要。運動可能通過抑制 CNSA2aR 的表達，引起下游不同信號分子的激活或抑制發(fā)揮抗抑郁效應。目前，雖有很多抗抑郁藥物相繼問世，但這些藥物在改善抑郁癥狀的同時會產生一定副作用，給患者帶來諸多困擾。因此，對 A2aR的研究可能會成為運動抗抑郁機制的新靶點，從而為臨床抗抑郁治療提供指導。
【學位授予單位】：華東師范大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：G804;R749.4

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本文編號：2602968