基础研究
早期睡眠剥夺对成年抑郁模型小鼠行为及海马突触可塑性的影响
中华行为医学与脑科学杂志, 2022,31(2) : 97-103. DOI: 10.3760/cma.j.cn371468-20211008-00571
摘要
目的

探讨青春期睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)对成年慢性不可预知性温和应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)模型小鼠抑郁行为及海马突触可塑性的影响。

方法

将30只清洁级2周龄雄性小鼠按照随机数字表法分为对照组(CON组)、CUMS组和SD+CUMS组,每组10只。SD+CUMS组小鼠在青春期(3~6周龄)每天进行睡眠剥夺4 h,并于成年后(9周龄)采用CUMS方法建立抑郁模型;CUMS组小鼠在9周龄时建立CUMS抑郁模型;CON组小鼠不进行睡眠剥夺干预,不进行CUMS干预。采用体质量、糖水偏爱实验、悬尾实验、强迫游泳实验评价小鼠抑郁行为;采用高尔基染色技术检测小鼠海马CA1脑区基底神经元以及顶端神经元的树突棘密度,电生理膜片钳技术检测小鼠海马CA1脑区锥体神经元微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic current,mEPSC)频率以及幅值的变化。采用Graphpad Prism 7.0软件统计分析和制图,多组间比较应用单因素方差分析,进一步两两比较采用Tukey检验。

结果

(1)应激造模后,三组小鼠体质量、糖水偏爱率、强迫游泳不动时间和悬尾时间均差异有统计学意义(F=71.63,39.82,44.13,43.07,均P<0.01),CUMS组和SD+CUMS组小鼠体质量均低于CON组[(22.92±0.31)g,(20.12±0.27)g,(25.51±0.37)g](均P<0.01),糖水偏爱率低于CON组[ (63.42±3.33)%,(49.68±3.70)%,(87.40±1.65)%,均P<0.01],强迫游泳不动时间长于CON组[ (119.20±12.03) s ,(153.80±9.17) s ,(34.30±5.32) s;均P<0.01],悬尾实验不动时间长于CON组[(115.20±8.19 )s,(156.80±4.35) s,(192.00±4.12) s,均P<0.01]。与CUMS组相比,SD+CUMS组小鼠体质量低(P<0.01),糖水偏爱率低(P<0.05),强迫游泳的不动时间和悬尾实验的不动时间均更长(均P<0.01)。(2)在高尔基染色中,三组小鼠海马CA1区顶端神经元和基底神经元树突棘密度均差异有统计学意义(F=38.41,41.34,均P<0.01),与CON组相比,CUMS组和SD+CUMS组小鼠海马基底神经元树突棘密度以及顶端神经元树突棘密度均较低[基底神经元树突棘:(7.74±0.22)个/10 μm, (6.58±0.27)个/10 μm,(5.00±0.13)个/10 μm,均P<0.01;顶端神经元树突棘:(8.90±0.23)个/10 μm,(7.63±0.30)个/10 μm, (6.01±0.14)个/10 μm,均P<0.01];与CUMS组相比,SD+CUMS组小鼠海马基底神经元树突棘密度以及顶端神经元树突棘密度均较低(均P<0.01)。(3)电生理结果显示:三组小鼠海马锥体神经元mEPSC的频率和幅值均差异有统计学意义(F=38.90,63.37,均P<0.01)。与CON组相比,CUMS组和SD+CUMS组小鼠CA1脑区锥体神经元mEPSC频率和幅值明显低[频率:(0.39±0.03)Hz,(0.20±0.02)Hz,(0.07±0.02)Hz,均P<0.01;幅值:(9.98±0.31)pA,(7.74±0.21)pA,(6.36±0.13)pA,均P<0.01);与CUMS组相比,SD+CUMS组小鼠mEPSC频率和幅值更低(均P<0.01)。

结论

青春期的SD会加重CUMS模型成年小鼠抑郁行为以及海马突触可塑性的损害。

引用本文: 焦清艳, 孙芸, 曹海燕, 等.  早期睡眠剥夺对成年抑郁模型小鼠行为及海马突触可塑性的影响 [J] . 中华行为医学与脑科学杂志, 2022, 31(2) : 97-103. DOI: 10.3760/cma.j.cn371468-20211008-00571.
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抑郁症是一种主要表现为情绪低落,快感缺失等症状同时大多伴有认知功能损害的情感类疾病。据世界卫生组织统计,抑郁症全世界发病率约为17%[1,2,3]。尽管过去几十年神经科学基于动物模型[4]研究抑郁相关的神经回路、分子、细胞途径的机制,取得了很大的进步,但是抑郁症的发病机制却尚未完全阐明。近期关于抑郁症发病机制研究的主要焦点是突触传递和突触可塑性障碍假说[5]。该假说认为在抑郁时突触传递发生障碍,树突棘体积萎缩,数量减少,神经递质失衡,主要是突触兴奋性递质传递障碍,兴奋作用减弱。其中建立的动物模型中,慢性不可预知性温和应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)模型比较稳定和准确,与人类抑郁症发病的过程较为相近,应用相对广泛。睡眠是各种物种非常重要的生理过程,对促进身心健康起着极其重要的作用。然而随着生活节奏的不断加快,人们夜间活动时间显著增加,睡眠时间明显减少,不同程度地出现睡眠剥夺(sleep deprivation,SD)的现象。2019年中国青少年儿童睡眠健康白皮书数据显示,中国青少年儿童睡眠低于标准时间,睡眠不足已成为常态。既往研究发现睡眠不足通常会与心脏疾病,肾脏疾病,高血压,糖尿病,肥胖和精神疾病等慢性问题并存[6],同时研究表明青春期早期的应激压力与其情绪和认知变化密切相关[7],青少年期睡眠减少尤其与抑郁疾病密切相关[8]。目前已有研究证实青春期应激联合成年CUMS会升高抑郁的风险[9],但是对于青春期SD对成年应激影响的研究甚少。基于此,本研究应用青春期SD联合成年期CUMS制备抑郁模型,应用糖水偏好等行为学检测,应用高尔基染色、膜片钳电生理等技术检测小鼠海马突触结构形态以及突触传递情况,从行为学和突触可塑性两方面评价青春期的SD对成年CUMS模型小鼠的影响,为青春期SD与成年抑郁症发生的相关性研究提供参考,具有重要的研究意义。

 
 
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