文章信息
- 张立伟, 王苏妍, 高野, 宋若冰, 张芷毓, 李红
- ZHANG Liwei, WANG Suyan, GAO Ye, SONG Ruobing, ZHANG Zhiyu, LI Hong
- 负性注意偏向的神经递质基础:来自大鼠抑郁症模型的证据
- The Neurotransmitter Basis of Negative Attentional Biases: Evidence from a Depressed Rat Model
- 中国医科大学学报, 2019, 48(9): 807-811
- Journal of China Medical University, 2019, 48(9): 807-811
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文章历史
- 收稿日期:2019-03-09
- 网络出版时间:2019-09-09 9:24
2. 锦州医科大学基础医学院生理学教研室, 辽宁 锦州 121001;
3. 锦州医科大学护理学院内科护理学教研室, 辽宁 锦州 121001;
4. 深圳大学脑功能与心理科学研究中心, 广东 深圳 518060
2. Department of Physiology, Basic Medical College, Jinzhou Medical University, Jinzhou 121001, China;
3. Department of Medical Nursing, School of Nursing, Jinzhou Medical University, Jinzhou 121001, China;
4. Research Centre for Brain Function and Psychological Sciences, Shenzhen University, Shenzhen 518060, China
临床上,抗抑郁药物对于10%~30%的抑郁症患者抗抑郁治疗效果不佳,且抑郁症的复发率非常高[1]。目前,抑郁症的发病机制尚不明确。心理社会压力、人格特点、生理和认知心理障碍、共病性疾病都可能是导致抑郁症的因素[2]。抑郁症患者对负性刺激的选择性注意存在偏向[3],且主要表现在解除困难方面[4]。抑郁症个体的神经递质水平和变化模式也与正常人不同,这些神经递质主要包括5-羟色胺(serotonin,5-HT)及其代谢物5-羟(基)吲哚乙酸(5-hydroxyindoleacetic acid,5-HIAAA)、去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)、3,4-二羟苯乙酸(dopamine,DOPAC)、内啡肽(endorphin,EP)、高香草酸(homovanillic acid,HVA)等[5-8]。戴琴[9]研究发现,负性偏向与5-HT、乙酰胆碱(acetylcholine,ACH)及DOPAC水平有关。关于负性偏向与神经生物学基础的研究目前较少见,因此,本研究拟利用大鼠抑郁症模型,探讨神经递质与抑郁症个体注意偏向的关系。
1 材料与方法 1.1 大鼠抑郁症模型制作 1.1.1 实验动物成年雄性Sprague-Dawley(SD)大鼠12只,体质量220~250 g,购自锦州医科大学SPF级实验动物中心。实验前2 d将大鼠饲养于恒温(21℃±1℃)、恒湿(55%±2%)环境下。通过抽签的方式,将大鼠分为实验组(n = 9)与对照组(n = 3)。实验组在造模过程中逃逸1只,意外死亡1只,因此,对照组3只、实验组7只大鼠完成实验全程。
1.1.2 造模及检测采用不可预知慢性温和应激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)抑郁症模型[10]。刺激方法包括不间断的无线电噪音(8 h),45°倾斜鼠笼(8 h),鼠笼内加入水200 mL(8 h),鼠笼内加入脏的大鼠垫料(8 h),鼠笼内加入新同伴大鼠(2 h),禁食禁水(8 h),昼夜颠倒(12 h),除去鼠笼内垫料(12 h),冰水游泳(3 min),悬尾(5 min),禁闭在饮料瓶封闭空间(2 h)。实验组大鼠接受CUMS,每天随机给予2~3种应激刺激,不同刺激方法间无时间间隔,共持续7周(2017年10月16日至12月2日);对照组大鼠正常饲养,不给予任何刺激。2组大鼠饲养环境和进食相同。在造模期间,每3 d称大鼠体质量1次,每周进行蔗糖糖水摄入量测试,计算糖水偏好指数[蔗糖溶液摄入量(mL)/总的液体摄入量(mL)×100%],并观察皮毛状态,以判断抑郁症模型是否造模成功。
1.2 注意偏向测试在实验测试阶段,2组大鼠都参与注意偏向测试。抑郁症造模结束后,连续3 d进行测试。测试时准备正常水、糖水和醋各1瓶,测量大鼠找到目标糖水的时间和准确率,每天测试12次注意偏向,每次测试前均按照随机方式重新调整3瓶液体的摆放顺序,以消除大鼠的记忆。如大鼠在180 s内未能找到目标糖水,则计为180 s。注意偏向测试结束后,处死大鼠。
1.3 高效液相色谱检测大鼠经20%氨基甲酸乙酯腹腔注射(0.8 mL/100 g)麻醉,置于STOELTING620脑立体定位仪上,在右侧海马(定位坐标AP:-5.6 mm,ML:4.0 mm,DV:8.0 mm)对应的颅骨处钻孔并置入探针套管,在套管内插入微透析系统CMA/12微透析探针(透析膜长为4 mm),探针入口连接CMA/402微量泵,探针出口连接至CMA/470低温样品自动收集器,灌流速度为2 L/min。林格氏液灌流60 min后,每30 min收集1管透析液。样品送至中国中医科学院医学实验中心,采用高效液相色谱检测系统(SykamS-2100)进行高效液相色谱检测。
1.4 统计学分析采用SPSS 20.0软件进行统计分析。计算实验组和对照组大鼠的注意偏向、神经递质水平的平均值和标准差,同时采用相关分析的方法分析注意偏向水平与神经递质水平的相关性。检验水准α=0.05。
2 结果 2.1 大鼠抑郁症模型的造模结果 2.1.1 体质量从11月5日(造模第8天)开始,实验组大鼠的体质量明显下降,并持续到造模结束,提示实验组大鼠出现了抑郁症,见表 1。
Date of weighting | Control group | Experimental group | t | P |
Oct.17 | 357.00±17.69 | 365.71±11.67 | -0.94 | > 0.05 |
Oct.21 | 359.67±18.01 | 346.71±12.40 | 1.34 | > 0.05 |
Oct.23 | 356.83±19.55 | 337.07±13.97 | 1.84 | > 0.05 |
Oct.25 | 336.00±25.12 | 335.50±10.46 | 0.05 | > 0.05 |
Oct.27 | 366.67±19.81 | 346.07±6.59 | 2.61 | < 0.05 |
Oct.30 | 334.33±23.86 | 328.79±8.99 | 0.56 | > 0.05 |
Nov.2 | 328.00±27.29 | 318.07±5.93 | 0.99 | > 0.05 |
Nov.5 | 337.00±25.20 | 306.14±7.81 | 3.13 | < 0.05 |
Nov.8 | 330.33±27.55 | 304.71±7.70 | 2.43 | < 0.05 |
Nov.11 | 352.17±31.39 | 287.57±12.36 | 4.93 | < 0.05 |
Nov.14 | 390.67±30.40 | 312.79±18.88 | 5.06 | < 0.05 |
Nov.17 | 393.50±24.69 | 305.71±14.71 | 7.17 | < 0.05 |
Nov.20 | 361.67±30.07 | 309.43±17.90 | 3.51 | < 0.05 |
Nov.23 | 340.17±30.66 | 318.14±25.13 | 1.20 | > 0.05 |
Nov.26 | 375.83±33.06 | 336.00±16.79 | 2.62 | < 0.05 |
Nov.29 | 411.03±38.15 | 361.74±18.56 | 2.86 | < 0.05 |
Dec.2 | 434.03±41.60 | 366.41±12.04 | 4.21 | < 0.05 |
2.1.2 糖水摄入量
如表 2所示,实验组的糖水偏好指数一直低于控制组,提示实验组大鼠的食物摄入量有减少的趋势。由于没有进行个别测试,所以无法对2组进行均值比较。
Testing date | Control group | Experimental group | |||||
Sugar-water(mL) | Water(mL) | Sugar-water index | Sugar-water(mL) | Water(mL) | Sugar-water index | ||
Oct.23 | 16.500 | 3.000 | 0.846 | 11.375 | 3.625 | 0.758 | |
Oct.28 | 24.333 | 0.667 | 0.973 | 14.125 | 1.625 | 0.897 | |
Nov.6 | 23.667 | 0.667 | 0.973 | 20.938 | 2.750 | 0.884 | |
Nov.13 | 28.833 | 3.667 | 0.887 | 24.375 | 5.688 | 0.811 | |
Nov.20 | 16.833 | 0.500 | 0.971 | 15.000 | 1.000 | 0.938 | |
Nov.27 | 17.000 | 0.667 | 0.962 | 12.071 | 1.929 | 0.862 | |
Nov.28 | 23.933 | 0.267 | 0.989 | 16.286 | 0.314 | 0.981 |
2.1.3 皮毛状况
实验组皮毛状态明显变差,无光泽,且粗糙混乱;对照组大鼠皮毛状态良好。提示实验组大鼠出现了抑郁症。
2.2 抑郁症大鼠注意偏向的行为特征注意偏向测试结果显示,2组大鼠找到食物瓶的时间和准确率差异均不显著,但效果量指标(effect size,ES)显示3 d测试结果有较大的差异(根据Cohen标准,ES < 0.20为小差异,0.20~0.50之间为中等差异,> 0.50为大差异[11])。χ2检验结果显示,实验组的准确率显著高于对照组。总体来看,实验组大鼠在注意偏向测试中,对目标瓶的反应又快又准。见表 3。在前期造模过程中,大鼠均经历禁食禁水,且糖水作为造模时期食物刺激伴随整个造模过程,所以糖水对于实验组而言,其性质属于负性刺激。行为数据显示,实验组大鼠出现了明显的负性偏向。
date | Response time(s) | Correct rate(%) | ||||||||
Control group | Experimental group | t | P | ES | Control group | Experimental group | χ2 | P | ||
1st day | 44.00±14.82 | 39.57±13.87 | 0.32 | > 0.05 | -0.31 | 6.67±2.52 | 16.67±1.58 | 50.00 | < 0.05 | |
2nd day | 59.77±33.75 | 40.47±17.43 | 0.95 | > 0.05 | -0.82 | 6.33±2.52 | 14.67±2.17 | 34.78 | < 0.05 | |
3rd day | 47.06±14.69 | 36.60±7.04 | 1.07 | > 0.05 | -1.06 | 7.00±2.65 | 16.00±1.52 | 40.50 | < 0.05 | |
ES, effect size. ES= (mean of experimental group-mean of control group)/pooled SD. Below the same. |
2.3 2组大鼠神经递质水平比较
高效液相色谱分析结果显示,实验组大鼠5-HIAA、DOPAC水平明显高于对照组,5-HT、EP和HVA水平则明显低于对照组,而NE水平无统计学差异。由于样本数量太少,此处的t检验结果不可靠,应该依据ES的结果进行判断。见表 4。
Neurotransmitters | Control group | Experimental group | t | P | ES |
5-HT | 0.14±0.05 | 0.13±0.03 | 0.62 | > 0.05 | -0.27 |
5-HIAA | 44.80±9.33 | 60.32±7.96 | -2.83 | < 0.05 | 1.82 |
DOPAC | 0.85±0.33 | 1.03±0.45 | -0.69 | > 0.05 | 0.45 |
NE | 0.43±0.04 | 0.43±0.03 | -0.15 | > 0.05 | 0.00 |
EP | 0.70±0.21 | 0.49±0.34 | 0.95 | > 0.05 | -0.74 |
HVA | 0.81±0.29 | 0.71±0.31 | 0.48 | > 0.05 | -0.33 |
5-HT, 5-hydroxytryptamine; 5-HIAA, 5-hydroxyindoleacetic acid; DOPAC, 3, 4-dehydroxyphenylacetic acid; NE, norepinephrine; EP, endorphin; HVA, homovanillic acid. |
2.4 神经递质水平与注意偏向的相关性
如表 5所示,神经递质水平与注意偏向的相关模式在对照组和实验组是不同的。在对照组,5-HIAA、DOPAC和HVA与反应时间的均值、反应时间的标准正确率的均值、正确率的标准差都有显著相关。在实验组,DOPAC与注意偏向的相关模式与对照组一致;但5-HIAA与注意偏向的相关模式与对照组正好相反。而且,实验组的HVA与注意偏向的相关降低到0.15以下,不再显著。提示5-HIAA和HVA与注意偏向的变化有显著关联,5-HT和DOPAC水平的变化对注意偏向有影响。
Item | RT-M | RT-SD | CR-M | CR-SD | 5-HT | 5-HIAA | DOPAC | NE | EP | HVA |
RT-M | 1.00 | 1.002) | -1.002) | 1.002) | -0.52 | -0.981) | 0.981) | -0.69 | 0.87 | 0.991) |
RT-SD | 0.922) | 1.00 | -1.002) | 1.002) | -0.52 | -0.981) | 0.981) | -0.69 | 0.87 | 0.991) |
CR-M | -0.72 | -0.932) | 1.00 | -1.002) | 0.52 | 0.981) | -0.981) | 0.69 | -0.87 | -0.991) |
CR-SD | 0.78 | 0.962) | -0.992) | 1.00 | -0.52 | -0.981) | 0.981) | -0.69 | 0.87 | 0.991) |
5-HT | 0.62 | 0.46 | -0.25 | 0.31 | 1.00 | 0.39 | -0.46 | 0.07 | -0.74 | -0.63 |
5-HIAA | 0.71 | 0.891) | -0.922) | 0.922) | 0.08 | 1.00 | -0.951) | 0.67 | -0.84 | -0.961) |
DOPAC | 0.871) | 0.972) | -0.932) | 0.952) | 0.39 | 0.831) | 1.00 | -0.83 | 0.75 | 0.94 |
NE | -0.07 | 0.25 | -0.50 | 0.43 | -0.70 | 0.60 | 0.31 | 1.00 | -0.25 | -0.59 |
EP | -0.47 | -0.65 | 0.73 | -0.72 | 0.35 | -0.861) | -0.68 | -0.831) | 1.00 | 0.93 |
HVA | 0.11 | 0.13 | -0.13 | 0.13 | 0.18 | 0.09 | -0.03 | -0.18 | 0.17 | 1.00 |
RT-M, mean of response time; RT-SD, standardized deviation of response time; CR-M, mean of correct rate; CR-SD, standardized deviation of correct rate. The correlation analyses results of control group (n = 2) were listed in the above triangle, and the results of analyses of experimental group (n = 6) were listed in the below triangle. 1) P < 0.05; 2) P < 0.01. |
3 讨论
研究发现,抑郁症个体存在负性偏向。PECKHAM等[3]发现,抑郁症患者与正常个体对负性刺激的选择性注意存在偏向,且抑郁症患者对负性刺激的注意偏向主要表现在解除困难方面,而非注意增强方面[4]。
抑郁症个体的神经递质(包括5-HT及其代谢产物5-HIAAA、NE、DOPAC、EP、HVA等)水平和变化模式与正常人不同[5-6]。5-HT是抑郁症的生物化学基础,它的缺乏会导致抑郁心境、自残和自我批评;抑郁症患者血清中的5-HT及其代谢产物5-HIAAA明显低于正常人。5-HT再摄取抑制剂能够提高5-HT水平,从而缓解抑郁症状。中枢神经系统NE不足可导致抑郁症状,积极情感资源耗竭,快乐、兴趣、幸福感、精力、激情、自信和敏捷性降低。DOPAC是海马和脑垂体中的神经递质,对奖赏、注意力集中、动机、心理动作速度、及快乐体验能力非常关键。NE和5-HT是相互影响的2种神经递质系统。NE可通过α2受体抑制5-HT的释放,通过α1受体促进其释放。5-HT通过5-HT2A和5-HT2C机制对NE进行影响。NE和5-HT通过共同投射到前额叶和海马对认知和行为产生影响。5-HT和DOPAC系统也存在多种交互作用,5-HT的增加或减少会相应地导致DOPAC的增加或减少。刺激5-HT1A受体可以增加DOPAC的活跃度,刺激5-HT2A受体则会抑制DOPAC的功能。EP与奖赏有关,研究[7-8]发现EP失调也可能与抑郁症有关。
为了推进对注意偏向的神经生物学基础的理解,本研究利用大鼠抑郁症模型,研究了神经递质与抑郁症个体注意偏向的关系。本研究所采用的CUMS大鼠抑郁症造模原理是将动物长时间置于不可预见的、温和的应激情境中,模拟人们在日常生活中经历的慢性、低强度的应激事件环境。在抑郁症模型的建立过程中,应激刺激的种类、强度和持续时间非常关键[10, 12]。从体质量、进食和皮毛状况几个方面综合判断,本研究中实验组大鼠全部出现了抑郁症,抑郁症模型造模成功,提示CUMS抑郁症动物模型也适用于大鼠。
本研究发现,实验组大鼠5-HIAA、DOPAC水平明显高于对照组,5-HT、EP和HVA水平则明显低于对照组,NE水平无显著差别。本研究还发现,对照组大鼠的5-HIAA、DOPAC和HVA与反应时间及正确率都有显著相关;实验组大鼠则只有5-HIAA、DOPAC与反应时间及正确率显著相关。DOPAC与注意偏向的相关模式与对照组一致;但5-HIAA与注意偏向的相关模式与对照组正好相反。这与戴琴[9]的研究结果不一致,原因可能与二者的研究对象及所使用的测试仪器有关。
本研究存在以下不足:(1)样本量小,这可能是研究结果差异不显著或相关不显著的重要原因;(2)仅仅采集了大鼠海马附近神经递质,对其他区域则没有进行采集。鉴于以上局限,未来的研究将进一步扩大样本量与采集区域,以便更深入地探讨神经递质水平与注意偏向的关系。
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