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科创生物:抑郁症相关因素/因子/基因位点/分子/细胞因子等要点总结

科创生物 / 2022-10-15 14:44:52

下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴功能亢进和糖皮质激素(GC)

糖皮质激素受体基因启动子

脑源性神经营养因子启动子(BDNF)

组蛋白脱乙酰基酶抑制剂-丙戊酸盐及DNA甲基化供体-S-腺苷甲硫氨酸

多巴胺

肾上腺素

白介素-1

白介素6 

肿瘤坏死因子-α

突触相关蛋白SNAP25、GABARAPL2、STX1B

代谢组学:丙二酸、甲酸盐、甲基烟酰胺、丙氨酸、间位羟苯醋酸、谷氨酸、天冬氨酸、甘氨酸、γ-氨基丁酸、 N-乙酰天门冬氨酸、甘油、磷酸、纤维醇、乳酸和胆固醇、酪氨酸、1-甲基组氨酸、异亮氨酸、亮氨酸、 乙酰乙酸、缬氨酸、3-羟基丁酸、苯丙氨酸、酪氨酸、犬尿喹啉酸、L-犬尿氨酸、5-甲氧色胺、3-吲哚乙醇、3-羟基犬尿氨酸、3-吲哚乙醛、2-氨基粘康酸半醛、2-氨基-3-羧基粘康酸半醛

四条新陈代谢途径(1、缬氨酸-亮氨酸-异亮氨酸合成途径;2、苯丙氨酸-酪氨酸-色 氨酸合成途径;3、色氨酸代谢途径;4、酮体合成及代谢途径)

蛋白质组学:脑内HINT1蛋白;突触胞吐(Atp6vlel、Syn2、Nsf)、突触胞吞(Clta、Cltb、Dnm1蛋白 2、3、5亚型)、细胞骨架(Gsn、Actn4、Ina)、能量代谢(Tpil)和分子伴侣相关蛋白 (Hsp90b1、Hsph1、Dnaja1、Pdia3)这五类

嗅觉知觉缺乏是抑郁症诊断的常见症状和主要标准;

严重抑郁障碍(MDD)中的难治性抑郁(TRD)是心境障碍精神药理学面临的重大挑战。


抑郁症小鼠模型构建

啮齿类动物常用的抑郁症造模方式有:应激造模、手术造模、药物造模和基因造模[4]。


Part 1 应激造模

1、习得性无助(Learned Helplessness, LH)模型:

造模方法:让实验动物暴露于不可避免的足部电击环境中,持续一段时间之后,动物最终无法学会避免电击,将这种行为称为习得性无助。

特点:可观察到类似抑郁的行为,如体重减轻、运动活动改变、睡眠障碍、动机行为减少和快感缺乏等。但尚未证实习得性无助症状是否为抑郁症患者所特有,因此该模型目前常用于进行抗抑郁药物的初步筛选。

2、慢性社交挫败(Chronic Social Defeat)模型

造模方法:将实验动物多次暴露于具有攻击性的常驻小鼠(如ICR小鼠)笼中,长期承受一定的身体和心理压力,易感模型动物由于多次被攻击压迫而表现出斗争消极状态以及情绪低落的现象,对应于社交回避和快感缺乏等抑郁样行为。

特点:需要使用大量的动物,造成实验设施及人力资源的消耗;并且由于雌性动物攻击力较低而较难实现社会挫败,因此该模型仅适用于雄性啮齿动物。

3、慢性束缚应激(Chronic Restraint Stress)模型

造模方法:将动物放入束缚管中无法移动(保证通风使其可正常呼吸),每天2~8小时,持续14~21天。

特点:造模成功后动物可表现出社交互动减少、快感缺乏和空间学习记忆受损等抑郁样表型。该模型制备方法简单,与人类抑郁症相似程度高,但其缺点为动物易对反复出现的束缚应激产生适应性,导致抑郁样症状难以维持。

4、慢性不可预测性温和刺激(Chronic Unpredictable Mild Stress)模型

由于单一的重复刺激易引发动物产生适应性反应,而使用慢性不可预测性温和刺激模型则可以避免这种情况,使动物产生长期有效的抑郁样情绪。

造模方法:动列不可预测的温和刺激,包括昼夜节律变化、笼子倾斜、社会压力、冷热刺激、束缚、悬尾等其他类似的应激源。

特点:可诱导动物表现出持续的抑郁状态,较好地模拟出人类在社会环境中长期受到各种低水平刺激所引起的反应,与人类抑郁症吻合程度高。

因此,该模型被认为是目前最经典的抑郁症动物模型,但其缺点在于造模耗时长、工作量大。


Part 2 手术造模——嗅球切除术

嗅球切除术(Olfactory bulbectomy, OBX)是最常用的手术造模方法,该手术依赖于啮齿动物双侧嗅球的手术消融。造模两周后,动物可出现快感缺乏、行为改变、睡眠周期中断和体重减轻等,类似于抑郁症患者表现出的症状。

该模型稳定性好,但缺点在于这种造模方式是由嗅球皮层损伤产生的,仅能模仿一定数量的抑郁症患者;并且造模中动物死亡率较高。


Part 3 药物造模

1、皮质酮给药

慢性皮质酮给药可通过皮下注射或通过饮用水直接饲喂,持续数周至数月后,啮齿动物可出现绝望行为及快感缺失,以及学习记忆受损和焦虑样行为等。

该模型具有简单易行、周期短等优点,但存在一定的副作用。

2、利血平给药

利血平是一种囊泡再摄取抑制剂,通过静脉注射给药可使动物出现抑郁样表型。

该模型造模时间短(在静脉注射1h后即可出现抑郁样行为),且操作简单。然而,利血平给药可产生类似于帕金森疾病中的运动障碍、体温过低等症状,死亡率较高。


Part 4 基因造模

       基于抑郁症的单胺假说、BDNF的作用及参与HPA轴调控的基因,目前已经建立起相应的转基因动物模型,来靶向「血清素能系统」、「去甲肾上腺素能系统」以及「HPA轴调控系统」相关的基因。

1、基于血清素(5-hydroxytryptophan, 5-HT)系统的基因模型

      5-HT药物通常用于治疗抑郁症,因此大多数抑郁症的遗传模型都是基于5-HT操纵系统。

      Tph1/Tph2:色氨酸羟化酶(tryptophan hydroxylase, TPH)是5-HT合成步骤中的限速酶,其两种亚型TPH1和TPH2参与催化血清素能系统。对于  Tph2-/-小鼠,其在悬尾实验中的不动时间增加,表明该动物模型出现绝望行为的抑郁样表型,并且有较高的焦虑水平。此外,Tph1/Tph2双敲除小鼠模型也表现出相应的抑郁样行为。

      Vmat1/Vmat2:囊泡单胺转运蛋白(Vmat)由两种蛋白质组成:Vmat1和Vmat2,Vmat1富含嗜铬蛋白,而Vmat2主要在单胺能神经元中表达。纯合的Vmat2-/-小鼠出现致死现象,而Vmat2+/-小鼠表现出明显的抑郁样表型,如绝望行为及快感缺乏反应等,但并未观察到焦虑样行为。

2、基于BDNF的基因模型

      BDNF是抑郁症研究最多的基因。但缺失BDNF的纯合子遗传模型小鼠不可存活,而杂合BDNF KO小鼠的表型与正常动物相比并无差异。

3、基于HPA轴的基因模型

     基于HPA轴改变相关基因的遗传操作也为探索抑郁症相应的分子基础提供了很好的机会。其中,促肾上腺皮质激素释放因子(Corticotropin-releasing factor, CRF)在小鼠中的过表达导致焦虑样行为增加,但不会导致抑郁样行为。而纯合CRF敲除小鼠与对照同窝小鼠相比,没有表现出行为异常。

     总结来说,抑郁症是一种由多个基因以及环境因素共同作用的多因素疾病,因此,单基因缺失或过表达不能与所有抑郁核心症状重叠;并且这类基因模型花费成本较高,临床应用受限。

 

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