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通过高架十字迷宫以及旷场实验评价小鼠的焦虑样行为
点击次数:369 发布时间:2020-04-14

趋化因子CCL19对小鼠 认知及情绪样行为的影响

摘要

情绪和认知是上等神经精神活动的重要内容,其功能研究是脑科学研 究的重要部分。免yi系统参与调节中qu神经系统的思维活动,其机制错综复杂,其中亦包括免yi细胞以及免yi分子如细胞因子等对中qu神经系统功 能的调节作用。并且,神经精神ji病与免yi系统炎症密切相关,可表现为 临床上常见的中qu神经系统ji病与免yi系统的“共病”现象,包括慢性炎 症与抑郁症“共病”,艾滋病与痴呆症“共病”的现象等。其中免yi系统的 细胞因子以及趋化因子是导致该“共病”现象的重要活性分子,发挥对认 知功能相关ji病如阿尔茨海默病,以及情绪障碍相关ji病如焦虑症、抑郁 症等ji病的重要调节作用。

联体结合模型(Parabiosis)通过血管吻合术将两只小鼠腹部缝合在一 起,使两只小鼠共用一套血液循环系统。近年来,该模型被广泛应用于衰老领域的研究,是研究免yi分子对中qu神经系统功能影响的重要模型。2011 年斯坦福大学Tony Wyss-Coray教授课题组为研究免yi微环境对机体衰老 的影响,采用联体结合模型,筛选出6个系统因子(Systemic factor)在这 一过程中发挥重要作用,包括 CCL2 (MCP-1)、CCLll(Eotaxin)、CCL12 (MCP-5)、CCL19 (MIP-3p)、p2M(p2 microglobulin)、触珠蛋白(Haptoglobin)。 这六个系统因子中,CCL2及CCL12对中qu神经系统的功能的调节作用己 有较多报道,CCL2水平升高与认知功能损伤程度呈正相关,CCL12与低氧 诱导的神经炎症关系密切。该团队随后研究表明,CCL11、p2M可抑制小鼠 海马区的神经发生,导致小鼠学习记忆能力下降;侧脑室注射CCL11中和 抗体可显著改善CCL11对小鼠海马区神经发生的抑制作用,恢复小鼠空间 学习记忆能力,而敲除P2M基因亦可改善上述损伤。

趋化因子CCL19是在联体结合模型基础上筛选出的6个系统因子之 一。它属于趋化因子CC家族,其受体为CCR7。在免yi系统中,CCL19 主要由中性粒细胞、巨噬细胞等分泌,其受体主要表达在T淋ba细胞、B 淋ba细胞、DC细胞表面。CCL19通过与CCR7受体结合趋化T淋ba细胞、 B淋ba细胞、DC细胞迀移至病灶区域发挥作用。此外,CCL19/CCR7轴亦 对T淋ba细胞的归巢及存活发挥重要作用。近年来研究表明,大脑的星形 胶质细胞以及脑血管内皮细胞皆可分泌趋化因子CCL19,在中qu神经系统 炎症时,趋化免yi细胞进入中qu神经系统,到达病灶区域。中qu神经系统 炎症反应亦伴随着血浆中CCL19表达水平的异常,例如多发性硬化症、脑 缺血性损伤、神经炎症ji病的患者,其血液和脑脊液中趋化因子CCL19的 表达水平皆异常升高。CCL19受体CCR7可表达于海马、胼胝体区域的星 形胶质细胞,然而其对星形胶质细胞功能的影响尚不清楚。CCR7基因敲除 的小鼠表现为学习记忆能力的损伤,以及抑郁及焦虑样情绪障碍。以上研 究提示趋化因子CCL19/CCR7对中qu神经系统的作用不可忽视。情绪和认 知是*为重要的两类脑上等神经精神功能,但是,目前报道趋化因子CCL19 对情绪以及认知功能的影响尚不明确。

本课题以正常小鼠以及长期不可预期性慢性应激模型小鼠为研究对 象,研究趋化因子CCL19对小鼠认知样行为以及情绪样行为的影响。并从 免yi系统功能和神经系统功能两个方面,研究趋化因子CCL19对认知或情 绪样行为影响的机制。

**部分趋化因子CCL19对正常小鼠认知及情绪样行为的影响 1.趋化因子CCL19对正常小鼠认知样行为的影响

选取2-3月龄C57BL/6小鼠,分别侧脑室单次注射CCL19 (0.05 jig)以及隔天腹腔注射CCL19 (10pg/kg),注射共12次历时35天。通过六臂

水迷宫实验,观察CCL19对小鼠空间学习记忆能力的影响;通过新物体识 别实验,观察CCL19对小鼠物体识别记忆能力的影响。结果表明,趋化因子CCL19单次侧脑室注射和腹腔注射12次,均对小鼠在六臂水迷宫实验 中的错误数,新物体识别实验中物体辨识指数无显著影响,提示趋化因子 CCL19对小鼠的认知样行为无显著影响。趋化因子CCL19对正常小鼠情绪样行为的影响

采用上述给yao方式,通过高架0型迷宫实验和糖水消耗实验,观察趋 化因子CCL19对小鼠焦虑及抑郁样情绪的影响。结果表明,趋化因子CCL19 显著增加了小鼠的糖水消耗率,减少了小鼠在高架0型迷宫中开放臂的停 留时间。以上实验结果提示,趋化因子CCL19可能对小鼠的焦虑及抑郁样 行为有明显影响。趋化因子CCL19、CCL21中和抗体对小鼠焦虑及抑郁样行为的影响

趋化因子CCL21是趋化因子CCL19的共受体因子,可以与CCR7结合 发挥对免yi细胞的趋化作用。CCL21对焦虑及抑郁样行为的作用亦不明确。 因此,本部分实验旨在进一步确认CCL19及CCL21对焦虑及抑郁样行为的 影响,并采用CCL19及CCL21中和抗体研究CCL19及CCL21对情绪反应 的作用。

选用2-3月龄C57BL/6小鼠,分为五组,分别为正常组(腹腔注射PBS), CCL19组,CCL21组,CCL19中和抗体组,CCL21中和抗体组。隔天腹腔 注射CCL19、CCL21 (均为10 |ig/kg),注射共12次历时35天。第30天 时,分别侧脑室注射CCL19、CCL21 (均为0.05|ig)中和抗体及同型对照 抗体(正常组及CCL19、CCL21处理组注射同型对照抗体0.05|ig)。第36 天进行行为学实验。通过高架十字迷宫以及旷场实验评价小鼠的焦虑样行 为,通过糖水消耗实验以及强迫游泳实验评价小鼠的抑郁样行为。结果表 明,各处理组小鼠的自主活动性均无显著性差异。CCL19腹腔注射显著增 加小鼠的糖水消耗率,降低小鼠在强迫游泳实验中的不动时间,对小鼠在 高架十字迷宫中的开放臂停留时间以及旷场实验的中间区域运动时间无显 著影响。提示CCL19对小鼠抑郁样行为有显著影响,对小鼠焦虑样行为无 明显影响。CCL21腹腔注射显著增加小鼠糖水消耗率,对小鼠在强迫游泳 实验中的不动时间、旷场实验的中间区域运动时间及高架十字迷宫的开放 臂停留时间无显著影响。提示CCL21对小鼠焦虑及抑郁样行为均无明显影 响。

侧脑室注射趋化因子CCL19以及CCL21中和抗体后观察小鼠的抑郁和 焦虑样行为,结果表明小鼠在上述各行为学实验中的表现与同型对照抗体注射组小鼠表现无显著差异,提示侧脑室注射CCL19、CCL21中和抗体对 CCL19及CCL21的情绪相关作用无显著影响。

第二部分趋化因子CCL19对长期不可预期性慢性应激小鼠抑郁及焦虑样 行为的影响

在确定CCL19对正常小鼠的抑郁样行为有显著影响的基础上,采用长 期不可预期性慢性应激(CUMS)模型,评价趋化因子CCL19对CUMS模型小鼠焦虑样及抑郁样行为的影响。实验分五组,分别为正常组(腹腔注 射PBS),CUMS模型组(腹腔注射PBS),阳**氟西汀给药组(10mg/kg), CCL19 组(10|ig/kg),CCL19 与氟西汀合用组(10|ig/kg+10mg/kg)。隔天 腹腔注射CCL19,注射共12次历时35天。第25天至第35天,每天腹腔 注射氟西汀,给药共10次。造模持续35天,于第36天进行行为学实验。

釆用自主活动实验评价趋化因子CCL19对CUMS模型小鼠的自主活动 性的影响。结果表明,CUMS造模显著降低小鼠体重,氟西汀及趋化因子CCL19腹腔注射可以在造模后期(第22天至第24天)缓解小鼠体重的下 降。各处理组小鼠的自主活动性均无显著性差异。

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