反转明暗周期对小鼠抑郁样行为的影响及其机制研究

【作者】 刘倩怡； 孟庆贺； 郝卫东；

【机构】 北京大学公共卫生学院；

【摘要】 目的为了适应12∶12小时的明暗周期,大多数生物进化出了一种内源性昼夜节律系统来预测环境的变化。如果环境光照不再维持12∶12小时的明暗周期,例如轮班工作,则会导致环境和内部昼夜节律的去同步,从而导致一系列健康问题。流行病学研究表明,轮班工作与抑郁症风险增加有关,但由于混杂因素的干扰(如饮食、运动、个人疾病史、易感性等),无法确定环境光紊乱在轮班所致抑郁中的作用,本研究旨在探讨反转明暗周期对抑郁样行为的影响,并对其中的机制进行深入探究,从而为抑郁症的预防和治疗靶点提供参考。材料和方法 76只雄性C57BL/6J小鼠随机分为光照正常组(Normal Light Group,NL组)和昼夜节律紊乱组(Circadian Disruption Group,CD组),NL组维持12∶12小时明暗周期(8∶00开灯,20∶00关灯;白色LED灯,约300lux),CD组每6天反转12∶12小时明暗周期以模拟轮班,完成8次明暗反转后,分6个时间点处死动物。采用旷场试验(OFT)检测动物的自主活动能力;采用强迫游泳试验(FST)和悬尾试验(TST)检测动物的抑郁状态;使用Clocklab记录动物的一般运动活动;使用ELISA方法检测小鼠血清皮质酮(CORT)含量;使用免疫组化方法检测视交叉上核(SCN)内c-fos蛋白的节律性表达;使用使用免疫荧光方法检测大脑外侧下丘脑(LH)内食欲肽A(OX-A)的节律性表达,中缝背核(DRN)内OX-A、五羟色胺(5-HT)的节律性表达。结果 CD组小鼠在FST和TST中的固定不动时间延长,表明反转明暗周期使动物出现抑郁样行为。CD组小鼠的一般运动活动在每次反转明暗周期后都经历从环境去同步到再同步的变化,并且随着反转次数的增加,再同步的速率减慢,此外,CORT出现双峰表达和24小时节律性丧失,这均表明内源性昼夜节律系统可能出现失调。为了进一步确定反转明暗周期是如何通过内源性昼夜节律系统介导抑郁发生,我们检测了中央生物钟SCN的神经活动情况,发现CD组SCN-cfos昼夜振荡的平均水平和振幅降低。SCN可以向与抑郁发生密切联系的大脑核团—LH发出投射,而LH可以向与抑郁发生密切联系的大脑情绪调节核团—DRN发出投射。因此,我们检测了LH OX-A的表达,发现CD组OX-A昼夜振荡的平均水平出现下调,并且其向DRN的投射减少,同时,DRN 5-HT的昼夜节律表达也出现平均振荡水平的降低和振幅下降。据此我们推测,反转的明暗周期导致SCN中昼夜节律振荡的自适应性振幅降低,但SCN的长期振幅衰减导致其向LH的输出发生不利变化,从而破坏了OX-A能神经元的活性,导致OX-A对DRN的投射减弱,从而使DRN中5-HT出现下调,进而诱发抑郁样行为。结论反转的明暗周期导致抑郁样行为的出现,并可能是通过SCN-LH-DRN途径介导。更多还原