【摘要】：抑郁癥是一種基因與環(huán)境交互作用所致的系統(tǒng)性疾病,該疾病的病因復(fù)雜,而且有著很強(qiáng)的異質(zhì)性,因此,抑郁癥的發(fā)病機(jī)制尚不清楚。全球科學(xué)家分別從神經(jīng)環(huán)路、單胺遞質(zhì)、神經(jīng)發(fā)生、表觀遺傳等角度對其病理機(jī)制進(jìn)行了深入探索,盡管在抑郁的治療方面也取得了長足的進(jìn)步,然而,現(xiàn)有的抗抑郁藥物還有很大的改善空間。在開發(fā)快速、安全、有效的抗抑郁藥物之前,迫切需要弄清抑郁癥的分子機(jī)制。本研究中,我們以慢性溫和應(yīng)激的小鼠作為抑郁模型,研究小膠質(zhì)細(xì)胞的不同激活途徑在抑郁癥發(fā)生中的作用,并進(jìn)一步探究其作用機(jī)制。首先,我們采用系統(tǒng)的行為學(xué)檢測,從慢性溫和應(yīng)激的小鼠中篩選出了應(yīng)激高敏感小鼠和應(yīng)激低敏感小鼠。并檢測了多個(gè)腦區(qū)中的神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細(xì)胞和小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)學(xué)變化。我們發(fā)現(xiàn)在應(yīng)激易感型小鼠的海馬中,小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出明顯的激活特征,而且海馬中小膠質(zhì)細(xì)胞的激活與抑郁癥狀呈正相關(guān)。這一結(jié)果表明小膠質(zhì)細(xì)胞參與了抑郁癥的調(diào)節(jié)。我們進(jìn)一步確定了海馬的CA1和DG這兩個(gè)亞區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞在應(yīng)激易感的小鼠中表現(xiàn)出顯著的激活狀態(tài)。結(jié)合qPCR、ELISA和免疫組織化學(xué)染色等技術(shù),我們揭示了應(yīng)激易感性與海馬區(qū)的小膠質(zhì)細(xì)胞的M1型激活呈正相關(guān),與小膠質(zhì)細(xì)胞的M2型激活呈負(fù)相關(guān)。IL-4是誘導(dǎo)M2型小膠質(zhì)細(xì)胞的最主要的細(xì)胞因子之一,我們的研究結(jié)果表明IL-4的表達(dá)水平在應(yīng)激易感型的小鼠的海馬中顯著減少,但在應(yīng)激抵抗型的小鼠海馬中顯著增加。通過相關(guān)性分析后,我們發(fā)現(xiàn)應(yīng)激的易感性與海馬區(qū)IL-4信號(hào)的減弱有關(guān)。為了證實(shí)這一發(fā)現(xiàn),我們建立了Cre/LoxP系統(tǒng),成功在海馬區(qū)特異性敲低小膠質(zhì)細(xì)胞的IL-4受體,并證明下調(diào)海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞的IL-4受體能夠加重應(yīng)激小鼠海馬區(qū)的炎癥反應(yīng),同時(shí)能夠增加小鼠對應(yīng)激的易感性。這些發(fā)現(xiàn)揭示了海馬區(qū)的IL-4在抑制M1型小膠質(zhì)細(xì)胞及調(diào)節(jié)應(yīng)激易感性中發(fā)揮了重要作用。其次,我們構(gòu)建了AAV-IL-4腺相關(guān)病毒載體,采用腦立體定位注射將AAV-IL-4注射到抑郁小鼠的雙側(cè)海馬,檢測結(jié)果表明AAV-IL-4在小鼠的海馬區(qū)能夠穩(wěn)定表達(dá),同時(shí)能夠改善小鼠的抑郁樣行為。我們進(jìn)一步從分子、細(xì)胞及組織學(xué)上揭示了海馬區(qū)的IL-4能夠誘導(dǎo)小膠質(zhì)細(xì)胞向M2a表型激活,這種小膠質(zhì)細(xì)胞能夠抑制M1型小膠質(zhì)細(xì)胞的活化。如果用Cre/LoxP系統(tǒng)特異性敲低海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞的IL-4受體,會(huì)減少了IL-4誘導(dǎo)的M2a小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量,同時(shí)阻斷對M1小膠質(zhì)細(xì)胞的抑制作用,最終阻斷了IL-4的抗抑郁效果。這些結(jié)果表明了IL-4的抗抑郁效果依賴于海馬區(qū)的M2a型小膠質(zhì)細(xì)胞。然后,我們進(jìn)一步探索了IL-4誘導(dǎo)的M2a型小膠質(zhì)細(xì)胞的抗抑郁機(jī)制,通過免疫組織化學(xué)染色,我們發(fā)現(xiàn)抑郁小鼠的海馬神經(jīng)發(fā)生顯著減少,同時(shí)伴隨著海馬的萎縮。相關(guān)性分析結(jié)果表明,抑郁樣行為與海馬神經(jīng)發(fā)生的減少緊密相關(guān)。在抑郁小鼠的海馬中上調(diào)IL-4的水平能夠增加增殖的神經(jīng)前體細(xì)胞數(shù)量,同時(shí)能夠促進(jìn)神經(jīng)前體細(xì)胞的分化、存活和成熟,最終修復(fù)了應(yīng)激導(dǎo)致的海馬萎縮。若采用替莫唑氨抑制海馬的神經(jīng)發(fā)生,IL-4的抗抑郁效果會(huì)被抑制,表明IL-4的抗抑郁作用是通過促進(jìn)海馬的神經(jīng)發(fā)生。若敲低海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞的IL-4受體,能夠阻斷IL-4的促神經(jīng)發(fā)生作用,表明IL-4的促神經(jīng)發(fā)生作用依賴于小膠質(zhì)細(xì)胞。為了進(jìn)一步證實(shí)這一發(fā)現(xiàn),我們從小鼠的海馬中分離出小膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)干細(xì)胞做體外研究,采用transwell和條件培養(yǎng)研究小膠質(zhì)細(xì)胞激活途徑與神經(jīng)干細(xì)胞的相互關(guān)系,研究結(jié)果表明,從抑郁模型小鼠的海馬中分離出的小膠質(zhì)細(xì)胞能夠抑制神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化和遷移,然而,從AAV-IL-4注射的抑郁小鼠的海馬中分離出的小膠質(zhì)細(xì)胞能促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖、分化和遷移,并且小膠質(zhì)細(xì)胞主要是通過非接觸依賴的方式來影響神經(jīng)干細(xì)胞。我們在原代培養(yǎng)的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中進(jìn)一步證明了IFN-γ誘導(dǎo)的M1型小膠質(zhì)細(xì)胞會(huì)抑制神經(jīng)干細(xì)胞的增殖、分化和遷移,而IL-4誘導(dǎo)的M2a型小膠質(zhì)細(xì)胞能促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞的增殖分化和遷移。這些結(jié)果表明IL-4的抗抑郁作用主要通過誘導(dǎo)M2a型的小膠質(zhì)細(xì)胞來促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生,從而改善抑郁樣行為。最后,我們探究了M2a型小膠質(zhì)細(xì)胞的促神經(jīng)發(fā)生機(jī)制。在體內(nèi)實(shí)驗(yàn)中,我們發(fā)現(xiàn),抑郁小鼠的海馬中BDNF水平顯著降低,借助腺相關(guān)病毒上調(diào)IL-4的表達(dá)能夠顯著增加海馬中BDNF的表達(dá)。通過免疫組織化學(xué)染色,我們發(fā)現(xiàn)IL-4介導(dǎo)的BDNF主要表達(dá)在M2a型的小膠質(zhì)細(xì)胞上。敲低海馬區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞IL-4受體能夠減少BDNF陽性的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量。相關(guān)性分析結(jié)果表明BDNF陽性的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量與神經(jīng)發(fā)生呈正相關(guān)。這些結(jié)果表明了IL-4通過誘導(dǎo)M2a的小膠質(zhì)細(xì)胞來促進(jìn)BDNF的分泌,從而起到促神經(jīng)發(fā)生和抗抑郁作用的。我們采用體外實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了M2a型小膠質(zhì)細(xì)胞分泌的BDNF在促進(jìn)神經(jīng)干細(xì)胞增殖、分化、存活和遷移中的作用。我們用BDNF的中和抗體或BDNF的受體拮抗劑阻斷BDNF信號(hào),發(fā)現(xiàn)M2a小膠質(zhì)細(xì)胞的促神經(jīng)發(fā)生作用能夠被有效阻斷。揭示了IL-4誘導(dǎo)的M2a型小膠質(zhì)細(xì)胞促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生是依賴于BDNF。綜上所述,海馬區(qū)M1型的小膠質(zhì)細(xì)胞激活在抑郁癥的發(fā)生和發(fā)展過程中起了很重要的作用,它通過增加分泌炎癥介質(zhì),損傷海馬的神經(jīng)發(fā)生,導(dǎo)致海馬功能異常,從而啟動(dòng)或加重了抑郁癥的生理病理;而IL-4誘導(dǎo)的M2a型的小膠質(zhì)細(xì)胞能夠保護(hù)大腦免受應(yīng)激的損傷,這種保護(hù)機(jī)制包括兩個(gè)部分:一方面,M2a型的小膠質(zhì)細(xì)胞分泌抗炎介質(zhì),抑制小膠質(zhì)細(xì)胞在應(yīng)激時(shí)向M1型極化,減少了促炎性細(xì)胞因子的增加;另一方面,M2a型的小膠質(zhì)細(xì)胞增加神經(jīng)營養(yǎng)因子的分泌,促進(jìn)海馬的神經(jīng)發(fā)生和組織重構(gòu),其中BDNF在這個(gè)過程中起到關(guān)鍵性的作用。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R749.4;TN911.7
【圖文】：

1.1 小膠質(zhì)細(xì)胞介導(dǎo)的神經(jīng)炎癥與抑郁癥1.1.1 抑郁癥與炎癥抑郁癥一種情感障礙性疾病，以顯著而持久的心境低落為主要特征。臨床癥狀主要表現(xiàn)為：睡眠障礙、情緒低落、快感缺失、認(rèn)知損傷，嚴(yán)重患者會(huì)產(chǎn)生自殺企圖或行為,甚至發(fā)生精神木僵；部分患者會(huì)表現(xiàn)出明顯的焦慮和極端行為的癥狀；重度患者會(huì)出現(xiàn)幻覺、妄想等精神病性癥狀。隨著社會(huì)競爭的日趨激烈，以及來自學(xué)習(xí)和工作或家庭的持續(xù)不斷的壓力，抑郁癥的發(fā)病率呈逐年增加趨勢，且發(fā)病年齡日漸年輕化。目前，抑郁癥已經(jīng)躋身為世界第四大疾病，初步估計(jì)，到2020年抑郁癥可能成為第二大疾病[1]。抑郁癥給患者及其家屬造成了巨大的痛苦，也給社會(huì)帶來沉重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。重度抑郁癥已經(jīng)被認(rèn)為是一個(gè)嚴(yán)重的公共衛(wèi)生問題，據(jù)統(tǒng)計(jì)，抑郁癥影響著全球大約 3 億 5 千萬人[2]。此外，每年大約有 百萬人因此而自殺，這意味著每天約有 3000 人死于抑郁癥。

第一章 緒論胞身上，這些細(xì)胞分別是小膠質(zhì)細(xì)胞，星形膠質(zhì)細(xì)胞和肥大細(xì)胞[13]。肥大細(xì)胞是大腦內(nèi)的原駐細(xì)胞，能通過釋放促炎癥因子來招募和激活其他免疫細(xì)胞[14]。星形膠質(zhì)細(xì)胞通過產(chǎn)生促炎和抗炎細(xì)胞因子，補(bǔ)體，趨化因子來參與大腦內(nèi)的免疫應(yīng)答[12]。盡管有各種各樣的細(xì)胞參與大腦內(nèi)炎癥的產(chǎn)生，但小膠質(zhì)細(xì)胞是大腦內(nèi)神經(jīng)炎癥的主要調(diào)節(jié)者和釋放者，因此研究小膠質(zhì)細(xì)胞與神經(jīng)炎癥的關(guān)系是目前研究的熱點(diǎn)[15]。

電子科技大學(xué)博士學(xué)位論文質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞向 M2（特別是 M2a）表型轉(zhuǎn)化[20]。M2a 小膠質(zhì)細(xì)胞表達(dá)精氨酸酶-1（Arg-1），Ym1，CD36，CD163 和 CD206，抑制 M1 小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞介導(dǎo)的炎癥[21]。雖然有研究指出三種不同的 M2 小膠質(zhì)細(xì)胞細(xì)胞表型（M2a，M2b 和 M2c），但這些 M2 表型的小膠質(zhì)細(xì)胞表現(xiàn)出一系列可塑的功能狀態(tài)，而不是一組離散的活化狀態(tài)[22]。

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