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运动调控BDNF-mTOR通路治疗抑郁症的机制研究

刘晶

运动调控BDNF-mTOR通路治疗抑郁症的机制研究

刘晶1
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作者信息

  • 1. 大连医科大学
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摘要

本文主要从以下几方面展开论述: 第一部分: 抑郁症(Depression)是最常见的抑郁障碍(Depressive disorder),将成为全球最大疾病负担,迄今为止抑郁症的发病、治疗机制没有明确。虽然目前有很多治疗抑郁症的方法,但治疗效果仍不尽人意。运动作为一种治疗抑郁症的非药物治疗方法,近几年备受关注,但是运动治疗抑郁症的具体机制仍不清楚。很多研究表明运动治疗可以促进大鼠海马神经元再生,提高脑源性神经营养因子(Brain-derived neurotrophic factor,BDNF)的水平,适度的体育锻炼后海马体积也相应增大。同时BDNF水平上调可激活哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin mTOR),进一步调控神经可塑性。本研究旨在探讨运动如何通过调控BDNF-mTOR信号通路改善抑郁样小鼠的症状和机制。 目的: 探讨游泳运动对小鼠抑郁样行为的治疗效果及治疗过程是否通过调控B DNF-mTOR信号通路来实现。 方法: 选取6-8周鼠龄C57BL/6的雄性小鼠,随机将小鼠分为对照组(相同环境饲养,不进行任何干预)、慢性不可预知的温和应激(Chronic unpredictable mi ld stress procedure,CUMS)、CUMS+Saline(腹腔注射生理盐水)、CUMS+Citalo pram(腹腔注射西酞普兰)、CUMS+Swimming(游泳运动)五组,每组11只。实验前通过行为学实验中的悬挂尾部试验(TST)、蔗糖偏好试验(SPT)和旷场试验(OF T)进行基线评估。实验中一组小鼠作为空白对照组,余下四组小鼠接受CUMS刺激4周,得到抑郁样小鼠模型。四组抑郁样小鼠模型中再选取一组作为模型对照,余下三组模型小鼠给予4周治疗:其中一组作为治疗对照组,腹腔注射生理盐水。另外两组中一组使用抗抑郁药物治疗,一组采用运动治疗(游泳)。运动形式有很多,我们根据哺乳动物的特点选择其擅长的游泳运动进行研究探索。4周末、8周末分别对小鼠的抑郁样行为进行行为学评估。评估后分别取材,采用ELISA检测去比较五组小鼠之间血清中BDNF、mTOR蛋白浓度。在使用Western blot检测比较每组小鼠海马组织中BDNF、mTOR蛋白浓度。 结果: 1、经CUMS刺激4周后,模型组小鼠出现抑郁样行为,SPT实验显示糖水百分比明显下降,OFT实验提示中央路程明显减少,TST实验悬尾不动时间明显延长,小鼠体重下降(P<0.05),提示抑郁样小鼠模型建立良好。 2、药物和游泳运动治疗4周后,小鼠抑郁样行为得到明显改善,S P T实验显示糖水百分比上升,OFT实验显示中央路程增多,TST实验得到悬尾不动时间缩短(P<0.05)。 3、进行CUMS刺激后,小鼠血清和海马中BDNF和mTOR水平明显低于对照组,而游泳运动治疗4周后小鼠血清和海马组织中BDNF和mTOR水平显著高于对照组(P<0.05)。 结论:1、游泳运动可以逆转CUMS刺激导致的小鼠抑郁样症状。游泳运动治疗实现了这种趋势的逆转与抗抑郁药物治疗效果相当。 2、推测游泳运动通过影响BDNF-mTOR信号通路提高抑郁样小鼠血清和海马内BDNF、mTOR浓度,从而发挥抗抑郁作用。 第二部分: 运动可以预防中老年人骨质疏松,缓解三高症状,逐渐融入各学科康复治疗中,运动也是治疗抑郁症的潜在方法。运动治疗相对安全、无副作用,得到学者专家的广泛认同,但是其具体的生物学机制并不明确。研究发现健康人血清中BDNF和mTOR浓度在运动后提高,对神经发育、再生及突触可塑性起到促进作用。抑郁症患者血清中BDNF、mTOR浓度降低,经过抗抑郁药物治疗后患者症状改善,血清中BDNF、mTOR浓度显著提高。BDNF可以激活mTOR磷酸化,增加mTOR浓度,mTOR在调节细胞生长和增殖过程中起重要作用。结合这些研究结果,推测运动可能通过BDNF-mTOR信号通路参与抑郁症的治疗机制。 目的: 本研究旨在探讨体育运动在临床抑郁症治疗中的疗效及对BDNF-mTO R信号通路的影响。 方法: 本研究为一项前瞻性研究。筛选汉密尔顿抑郁量表评分≥17分(HAM D-17评分≥17分)住院的抑郁症患者共52人。空白对照组为健康志愿者20人。将抑郁症患者分成治疗对照组:单纯药物治疗24人,试验组:运动联合药物治疗27人。抑郁症患者进行为期4周的治疗。运动治疗主要由有氧、体能锻炼和拉伸三部分组成。患者根据个人喜好及身体情况自由选择有氧和体能锻炼,有氧运动20min,力量训练30min,拉伸10min。治疗目标是在住院期间完成16.5千卡/公斤/周的剂量(参考薄荷健康软件提供的运动耗能数据来计算消耗卡路里),每周三次(例如70kg的成年人,每周训练需要达到1155千卡,每周进行三次训练,每次训练量达385千卡即可,这385千卡需患者根据自身状况来调控每部分训练产生,最终要达到目标卡路里)。运动强度由数字心率检测仪控制记录,心率控制在100次/分-180次/分。患者入院时和完成4周治疗后由固定精神医师对患者进行HAM D-17、简易智能量表(MMSE)、杨氏躁狂量表(YMRS)量表评估,使用ELISA检测方法比较两治疗组患者治疗前后及健康组血清中BDNF、mTOR水平。 结果: 1、三组受试对象的基本资料:性别、年龄、BMI比和两组患者的病程、发病年龄等等比较,无差异(P>0.05)。 2、患者入院时进行量表评分无统计学差别(P>0.05)。 3、单纯药物治疗组和运动联合药物试验组患者入院时血清中的BDNF、mTO R浓度均比空白对照健康组的BDNF、mTOR浓度低(P<0.001)。患者进行为期4周治疗后,单纯药物治疗组和运动联合药物试验组HAMD-17、CGI量表评分比每组治疗前显著下降(P<0.05),运动联合药物治疗组比单纯药物治疗组量表评分下降更多(P<0.05)。 4、单纯药物治疗组和运动联合药物试验组患者血清中的BDNF、mTOR浓度均比入院时浓度升高(P<0.001)。运动联合药物试验组相比单纯药物治疗组血清中BDNF、mTOR浓度更高(P<0.05)。 结论: 1、运动治疗可能通过提高血清中BDNF、mTOR浓度来改善抑郁症患者临床症状。 2、本研究推测BDNF-mTOR信号通路参与了运动治疗抑郁症的生物化学机制。

关键词

抑郁症/体育运动/脑源性神经营养因子/神经可塑性

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授予学位

硕士

学科专业

精神病与精神卫生学

导师

石元洪

学位年度

2021

学位授予单位

大连医科大学

语种

中文

中图分类号

R74
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