抑郁大鼠海马区代谢指标的动态变化及意义

朱 彦，王冬青，李月峰，赵 天，赵 亮，孙维斌，殷瑞根，许云飞，张礼荣

(1江苏大学临床医学院，江苏镇江212001;2江苏大学附属医院)

国内外大量研究提示，抑郁症患者存在多个脑 区功能异常［1，2］，在目前研究较少的首发抑郁症中，海马区功能尤为值得关注，但目前的氢质子—磁共振波谱(1H-MRS)研究中大都局限于指标是否存在改变，而有关其动态变化规律的研究较少，导致目前对神经生物学变化基础及推测发病机制的方法不够全面，且观察指标较少，难以进行多种指标间的相互联系与比较。2011年4月，我们创新性利用1HMRS技术对抑郁大鼠海马组织代谢物进行了多指标动态检测分析，旨在发现海马区功能变化的特点和规律、寻找动态变化中最敏感的代谢指标，为抑郁症的诊治提供依据和帮助。

1 材料与方法

1.1 材料 健康雄性SD大鼠40只，体质量(180±5)kg，江苏大学动物实验中心提供，均经1周适应性饲养及行为学评分;1%戊巴比妥钠;西门子公司3.0T高场磁共振成像系统(型号为Magnetom Trio Tim)及大鼠3.0T专用线圈(上海晨光公司，型号为CG-MUC21)。

1.2 动物分组及抑郁大鼠模型建立 将40只大鼠随机分为对照组及抑郁组各20只，对照组每笼10只饲养;抑郁组每笼1只饲养，并进行8周慢性轻度不可预见性应激(CUMS)，包括夹尾1 min、热应激(40 ℃)5 min、强迫游泳(4 ℃)5 min、悬尾3 min、电击足底1 min、禁食禁水24 h、潮湿鼠笼24 h、行为限制120 min、强光刺激1 min、噪声刺激1 min等10种不同刺激类型，经敞箱实验、糖水消耗实验及水迷宫实验测得的行为学指标数据证实，于第4周末抑郁大鼠模型建立成功。

1.3 MRI扫描及1H-MRS数据采集 实验期间每周进行一次MRI扫描及1H-MRS数据采集。①扫描工具及序列参数:扫描前用1%戊巴比妥钠对受试大鼠进行腹腔注射麻醉(剂量为50 mg/kg)，采用3.0T高场磁共振成像系统及专用线圈对两组海马区进行常规MRI扫描，具体扫描序列及参数:TSET2WI(TR=3 200 ms，TE=110 ms，FOV=77 mm ×85 mm);ME3D-T1WI(TR=33 ms，TE=19 ms，FOV=120 mm ×120 mm);弥散序列(TR=3541 ms，TE=98 ms，FOV=202 mm ×202 mm)。②1H-MRS 数据采集:在T2WI序列基础上对海马区进行波谱扫描前定位，避开颅骨、脑脊液等影响，利用多体素(MVS)3D-CSI序列对海马区进行1H-MRS扫描(TR=1 700 ms，TE=135 ms，体素大小为 2.0 mm ×2.0 mm×2.2 mm)，使用随机LEONARDO程序进行基线、相位校正。利用西门子工作站自带软件对检测数据进行处理，转化为波谱图形及数值，分别绘出N-乙酰天门冬氨酸(NAA)、肌酸(Cr)、胆碱(Cho)、谷氨酰胺和谷氨酸(Glx)、肌醇(MI)的峰值，并以Cr值为参照物，记录 NAA/Cr、Cho/Cr、Glx/Cr及MI/Cr。所有数据及数值均在同一时间内进行统一测量，并由专业图像处理人员行光盘储存。

1.4 统计学方法 采用Stata11.0软件包进行统计学处理。测得数据符合正态性分布后，计量数据以¯x±s表示，行t检验及相关分析，P≤0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 常规MRI序列扫描 两组均未见明显异常信号及其他异常改变。

2.21H-MRS动态检测情况 ①Glx/Cr:抑郁组左侧海马Glx/Cr值第3周开始下降，第4～8周基本维持恒定，与对照组相比P＜0.05;抑郁组右侧海马Glx/Cr值于第4周开始下降，第4～8周基本维持恒定，与对照组相比P＜0.05，见表1。②Cho/Cr:抑郁组大鼠左侧海马Cho/Cr值于第4周升高，5～8周升高更加明显，与对照组相比P＜0.05;右侧海马Cho/Cr值于第6周升高，7～8周升高更加明显，与对照组相比P＜0.05，见表2。③ MI/Cr值:抑郁组左侧海马MI/Cr值于第4周升高，5～8周升高更加明显，与对照组相比P＜0.05;右侧海马MI/Cr值于第6周升高，7～8周升高更加明显，与对照组相比P＜0.05，见表 3。④NAA/Cr值:抑郁组双侧海马NAA/Cr值均较对照组下降，但P＞0.05。

3 讨论

抑郁症患者常出现情绪低落、兴趣减低及记忆力下降等行为学上的异常改变，主要由脑微结构变化所致。已有相关报道认为，作为情感行为和情绪调节中心的海马区在患者抑郁状态时存在形态及功能异常。因患者发病类型、年龄、用药情况及自身的社会条件较复杂，故难以对首发类型的抑郁患者进行长期追踪观察。用孤养模式及CUMS相结合方法建立的抑郁大鼠模型能很好的模拟人类抑郁症的核心症状［3］，此过程也是模拟人类从正常心理状态逐渐达到抑郁状态，并随病程延长而发生病理生理变化的过程。

表1 两组不同时点双侧海马Glx/Cr值比较(n=20，¯x±s)

表2 两组不同时点双侧海马Cho/Cr值比较(n=20，¯x±s)

表3 两组不同时点双侧海马MI/Cr值比较(n=20，¯x±s)

Glx代表谷氨酸及谷氨酰胺复合物，谷氨酸是神经元释放的一种兴奋性神经递质［4］，正常的神经胶质细胞能摄取神经元释放的谷氨酸及γ-氨基丁酸从而消除递质对神经元的持续作用。本研究发现，与对照组比较，抑郁组海马Glx/Cr值下降并维持在一定水平的规律趋势。提示抑郁大鼠的谷氨酸能神经系统循环出现障碍(神经胶质细胞过多的摄取兴奋性神经递质)，此循环障碍导致的兴奋性神经递质减少可能直接影响海马区神经元细胞的生长、发育及功能性完整［5］，继而产生海马对情感及情绪调节功能的障碍。故抑郁症患者的Glx/Cr下降或许仅与疾病发生有关，而与病程及严重程度并无相关性，机制可能与谷氨酸能神经系统的自身调节改变有关，需要更进一步研究。Cho是胆碱复合物，参与神经胶质细胞的细胞膜合成，而MI参与肌醇磷酸循环，更是心境稳定剂锂盐的底物［6］。Hong等［7］认为，抑郁大鼠的双侧海马Cho/Cr明显升高。本研究亦显示，抑郁组左右侧海马Cho/Cr及MI/Cr值分别在第4、6周出现持续上升趋势。提示抑郁组大鼠神经胶质细胞结构及功能出现异常。但国内外众多研究只注重代谢指标的改变与否，并未深究这些指标的变化规律及它们之间的联系［8，9］。本研究利用动物模型长期追踪分析海马的多项1H-MRS指标，结果显示Glx/Cr在所测指标中变化出现最早，Cho/Cr及MI/Cr的改变相对较延后，且较一致。推测在抑郁症发病机制中，神经胶质细胞产生了影响神经元发育及功能完整的变化，而这种变化可能是通过影响谷氨酸循环首先出现在发病过程中，继而神经胶质细胞的结构完整性出现破坏，加剧疾病的发生和发展。因此，Glx/Cr值变化在抑郁症发病过程中较其他指标敏感，出现时间较早，对抑郁症的发生及早期诊断有提示性意义。另外，本研究还显示抑郁组双侧海马NAA/Cr并未出现明显变化。此与Atmaca等［10］报道不同，可能与研究对象的年龄、病程或发病类型有关;亦提示在抑郁症发病早期，非神经元细胞的异常起更重要的作用。有关左右侧海马上述各指标出现异常时间不一致的原因，有学者认为是情绪及情感调节上存在优势半球的影响［11］。随着对波谱分析的进一步研究及DTI技术的应用［12］，以后将对更多脑敏感区进行多方位研究，相互结合联系，进一步探讨抑郁症发病机制及其神经生物学基础。

综上所述，抑郁大鼠海马区的代谢指标出现异常并呈一定规律性动态变化，此可能为构成抑郁症发病机制的神经生物学基础。

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