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研究目的采用慢性束缚和强迫游泳方式建立慢性疲劳综合征(CFS)小鼠模型,在此基础上观察不同形式低氧暴露对CFS小鼠空间学习记忆能力以及情绪的影响,并进一步通过分析不同形式低氧暴露对CFS小鼠外周血中促炎症细胞因子IL-6、TNF-α与IL-1β以及大脑海马区CREB磷酸化水平与BDNF蛋白表达的影响,探讨低氧暴露影响CFS小鼠认知情绪的外周和中枢机制。研究方法1.动物建模与分组实验1:30~40g雄性ICR小鼠72只,随机分为6组,每组12只,即正常对照组(C组)、慢性疲劳综合征建模组(CFS组)、自然恢复7天正常对照组(C1组)、自然恢复7天慢性疲劳综合征对照组(CFS1组)、自然恢复7天同时接受15%氧浓度低氧暴露慢性疲劳综合征组(15%CFS1组)和自然恢复7天并接受18%氧浓度低氧暴露慢性疲劳综合征组(18%CFS1组)。其中CFS组、CFS1组、15%CFS1组和18%CFS1组采用5周束缚和强迫游泳诱导建立慢性疲劳综合征小鼠模型,而C组与C1组同等条件下正常饲养。实验2:在实验1基础上,选取30~40g雄性ICR小鼠48只,随机分为4组,每组12只,即自然恢复10天正常对照组(C2组)、自然恢复10天慢性疲劳综合征对照组(CFS2组)、自然恢复10天同时并接受12%氧浓度低氧暴露慢性疲劳综合征组(12%CFS2组)和自然恢复10天并接受15%氧浓度低氧暴露慢性疲劳综合征组(15%CFS2组)。其中CFS2组、12%CFS2组和15%CFS2组采用与实验1相同方法建立慢性疲劳综合征小鼠模型,C2组同等条件下正常饲养。2.低氧干预方案实验1:慢性疲劳综合征小鼠建模完成后处死C组和CFS组小鼠,而C1组、CFS1组、15%CFS1组和18%CFS1组小鼠同等条件下饲养,自然恢复7天,其中15%CFS1组和18%CFS1组小鼠自然恢复的同时每天分别在氧浓度为15%和18%的低氧环境中暴露1个小时。实验2:慢性疲劳综合征建模完成后,C2组、CFS2组、12%CFS2组和15%C FS2组小鼠同等条件下饲养,自然恢复10天,其中12%C FS2组和15%CFS2组小鼠自然恢复的同时每天分别在氧浓度为12%和15%的低氧环境中暴露4个小时。3.动物行为学测试C组和C F S组小鼠在慢性疲劳综合征建模第5周进行Mo rr i s水迷宫和悬尾测试,之后1天完成旷场和O迷宫测试;C1组、CFS1组、15%C FS1组和18%C FS1组小鼠在低氧暴露的最后6天进行Morris水迷宫和悬尾测试,之后1天完成旷场和O迷宫测试;C2组、CFS2组、15%C FS2组和12%C FS2组小鼠在低氧暴露的最后6天进行Morris水迷宫和悬尾测试,之后1天分别完成旷场和强迫游泳测试。4.样本取材及指标检测为避免急性运动和急性低氧暴露对实验结果的影响,最后一次束缚加强迫游泳结束36小时后处死C组和CFS组小鼠,最后一次低氧暴露结束36小时后处死其他各组小鼠;小鼠麻醉后摘眼球采血约100μl(EDTA抗凝)用于血常规分析,之后取血清并采用Elisa方法检测IL-6、TNF-α与IL-1β含量;各组小鼠采血后,迅速断头并剥离大脑海马区,采用western blot方法检测CREB、p-CREB及BDNF蛋白表达量,其中CREB磷酸水平采用p-CREB与CREB蛋白半定量数值的比值(p-CREB/CREB)表示。研究结果1.低氧暴露对C FS小鼠认知情绪相关行为学指标的影响1)与C组比较,C F S组小鼠逃避潜伏期显著延长(P<0.0 5),停留在平台所在象限时间显著缩短(P<0.05),但两组间旷场测试、悬尾测试以及O迷宫测试相关结果均不存在显著差异(P>0.05)。2)低氧干预7天后,重复测量方差分析表明组别主效应F(5,54)=5.46,P<0.05,不同组间小鼠逃避潜伏期存在显著差异,其中低氧干预的第2天15%CFS1组小鼠逃避潜伏期较C1组显著缩短(P<0.05),第5天15%CFS1组小鼠逃避潜伏期较CFS1组显著缩短(P<0.05);CFS1组和18%CFS1组在平台所在象限停留时间明显低于C1组(P<0.05),15%CFS1组与C1组在平台所在象限停留时间不存在显著性差异(P>0.05);各组旷场测试、悬尾测试以及O迷宫测试相关结果均不存在显著差异(P>0.05)。3)低氧干预10天后,C2组、CFS2组、12%CFS2组以及15%CFS2组小鼠间逃避潜伏期和停留在平台所在象限时间均不存在显著性差异(P>0.05);此外,12%CFS2组和15%CFS2组小鼠悬尾测试中完全不动时间均较CFS2组显著缩短(P<0.05),但均与C2组不存在显著差异(P>0.05),各组间强迫游泳测试和旷场测试结果均不存在显著性差异(P>0.05)。2.低氧暴露对C FS小鼠外周血中I L-6、T N F-α及I L-1β含量的影响1)与C组比较,C F S组小鼠外周血中促炎症细胞因子I L-6、T N F-α及IL-1β含量显著升高(P<0.05)。2)低氧干预7天后,C FS1组和18%CFS1组小鼠外周血中IL-6和IL-1β显著高于C1组,而15%CFS1组血清IL-6较C1组已不存在显著差异(P>0.05),但IL-1β仍明显高于C1组(P<0.05);各组TNF-α水平不存在显著性差异。3)低氧干预10天后,C FS2组外周血IL-6和IL-1β水平仍显著高于C2组(P<0.05),但15%C FS2组和12%CFS2组小鼠外周血IL-6和I L-1β水平与C2组已不存在显著差异(P>0.05),各组间外周血T N F-α水平不存在显著差异(P>0.05)。3.低氧暴露对C FS小鼠海马区C R E B磷酸化水平和B D N F蛋白表达量的影响1)与C组比较,C FS组小鼠海马区C R E B磷酸化水平显著降低(P<0.05);CFS组小鼠海马区BDNF蛋白表达量与C组也不存在显著性差异(P>0.05)。2)低氧干预7天后,C FS1组小鼠海马区CREB磷酸化水平明显低于C1组(P<0.0 5),而15%C FS1组小鼠海马区CREB磷酸化水平与C1组已不存在显著差异(P>0.05)且明显高于C FS1组(P<0.05),18%C FS1组小鼠海马区C R E B磷酸化水平较C1组和CFS1组均不存在显著性差异(P>0.05);CFS1组、15%CFS1组以及18%CFS1组小鼠海马区BDNF蛋白表达量明显低于C1组(P<0.05)。3)低氧干预10天后,C FS2组小鼠海马区CREB磷酸化水平显著低于C2组(P<0.05),12%CFS2组和15%CFS2组小鼠海马区CREB磷酸化水平明显高于CFS2组(P<0.05),与C2组已不存在显著性差异(P>0.05);CFS2组小鼠海马区BDNF蛋白表达量显著低于C2组(P<0.05),12%C FS2组和15%CFS2组小鼠海马区BDNF蛋白表达量较CFS2组显著升高(P<0.05),与C2组已不存在显著性差异(P>0.05)。研究结论1.采用5周慢性束缚和强迫游泳可成功建立以空间学习记忆能力受损为主要特征的CFS小鼠模型,但诱发抑郁情绪的出现具有滞后性;CFS小鼠每天在氧浓度为15%的低氧环境中暴露1个小时,持续7天,可明显改善空间学习记忆能力,而每天分别在氧浓度为15%和12%的低氧环境中暴露4个小时,持续10天并不能明显改善CFS小鼠的空间学习记忆能力,但可诱发抗抑郁效应。2.通过5周束缚和强迫游泳可引起C F S小鼠外周血中促炎症细胞因子I L-6、T N F-α及I L-1β水平持续升高;CF S小鼠每天在在氧浓度为1 5%的环境中暴露1个小时,持续7天,有助于I L-6下降至正常小鼠水平,而每天分别在氧浓度为12%和15%的低氧环境中暴露4个小时,持续10天,均有助于IL-6和IL-1β下降到正常小鼠水平。3.通过5周束缚和强迫游泳可引起C F S小鼠海马区C RE B磷酸化水平下降,而BDNF蛋白表达量减少相对滞后;CFS小鼠每天在氧浓度为15%的低氧环境中暴露1个小时,持续7天,可显著提高CREB磷酸化水平,但对BDNF蛋白表达无显著影响,而每天分别在氧浓度为15%和1 2%的低氧环境中暴露4个小时,持续1 0天,可同时显著上调C R E B磷酸化水平和BDNF蛋白表达。