文獻前沿｜大鼠在神經領域的應用

相對小鼠來說，大鼠更合適用於毒理學、畸形學、內分泌學、腫瘤學、神經病學、實驗老年學、心血管、牙科和實驗寄生蟲學等領域的研究。

在神經退行性疾病方面，Pink1和DJ-1敲除的大鼠在8月齡時表現出中腦黑質多巴胺神經元50%以上的丟失，相比於小鼠表型的不明顯，大鼠基因編輯模型給了我們更多治療帕金森病的希望。這也是第一次在基因編輯動物模型中發現多巴胺神經元的丟失。同時這些大鼠也在檢測運動神經元功能的行為學實驗中出現了症狀。今天我們給大家分享一篇文獻，來解析大鼠在神經領域的應用。

研究背景

應激導致的神經炎症是抑鬱症發病的重要機制，經皮耳迷走神經刺激（taVNS）是一種治療抑鬱症的無創替代療法。迷走神經抗炎訊號是由α7菸鹼乙醯膽鹼受體（α7nAchR）介導，因海馬調節情緒且是α7nAchR分佈最多的區域之一。

因此，實驗採用α7nAchR基因敲除模式大鼠（賽業生物構建）探討海馬小膠質細胞上的α7nAchR在taVNS抗抑鬱中的作用機制。

圖1。 taVNS干預部位-耳甲區。

研究

方法

將大鼠分為野生組、模型組、taVNS組、α7nAchR（-/-）+taVNS組、海馬α7nAchR拮抗劑+taVNS組（Hi MLA+taVNS）、海馬生理鹽水+taVNS組（Hi saline+taVNS），每組10只。

除野生組外，其餘大鼠應用慢性不可預知性應激方法（CUMS）造模42天，以製備抑鬱樣模型大鼠。造模成功後，對taVNS組、α7nAchR（-/-）+taVNS組、Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS 大鼠連續干預21天，即taVNS無創刺激大鼠耳甲兩側，頻率為疏密波2 /15 Hz，強度為2mA，30min/次/天。分別在基線（-21d）、成模後（0d）、干預後（21d）各測量一次大鼠體質量、糖水偏好百分比、曠場實驗水平和垂直運動得分、強迫游泳靜止不動時間，以評估大鼠的抑鬱樣行為。

實驗結束後取材，應用Western Blot和免疫熒光技術觀察α7nAchR、NF-κB p65、p-NF-κB p65、IL-1β、小膠質細胞等指標變化。

研究結果

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體質量變化

結果顯示，造模前（-21d）各組大鼠體質量沒有統計學差異，組間具有可比性；成模後（0d），與野生組比較，其餘各組大鼠體質量明顯降低；taVNS干預第21天（21d），與模型組相比，taVNS組大鼠體質量明顯增加；與taVNS組比較，α7nAchR（-/-）+taVNS組大鼠體質量降低（圖2a1）。

基線時（-21d）各組大鼠體質量沒有統計學差異，組間具有可比性；成模後（0d），與野生組比較，Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS組大鼠的體質量明顯降低；在taVNS干預21天后，與野生組相比，Hi MLA+taVNS與Hi saline+taVNS組大鼠體質量明顯降低（圖2 a2）。

圖2。不同時間點各組大鼠體質量比較。

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糖水偏好百分比變化

結果顯示，造模前（-21d）各組大鼠糖水偏好百分比沒有統計學差異，組間具有可比性；成模後（0d），與野生組比較，其餘各組大鼠的糖水偏好百分比明顯降低，提示造模大鼠出現明顯的抑鬱樣行為。

taVNS干預第21天（21d），與模型組相比，taVNS組大鼠糖水偏好百分比明顯增加；與taVNS組比較，α7nAchR（-/-）+taVNS組大鼠糖水偏好百分比降低（圖3 b1）。

基線時（-21d）各組大鼠糖水偏好百分比沒有統計學差異，組間具有可比性；成模後（0d），與野生組比較，Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS組大鼠的糖水偏好百分比明顯降低；taVNS干預21天后（25d），Hi MLA+taVNS與Hi saline+taVNS組大鼠的糖水偏好百分比有上升趨勢，且與Hi saline+taVNS相比，Hi MLA+taVNS組大鼠的糖水偏好百分比明顯降低（圖3 b2）。

圖3。 不同時間點各組大鼠糖水偏好的比較。

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曠場實驗水平運動得分和垂直運動得分的比較

結果顯示，造模前（-21d），各組內沒有顯著差異，組間具有可比性；造模成功後（0d），與野生組相比，其餘各組大鼠的垂直運動和水平運動得分明顯下降。

經taVNS干預21天后，與模型組相比，taVNS組大鼠水平運動和垂直運動得分均顯著增加；與taVNS組比較，α7nAchR（-/-）+taVNS組水平和垂直運動得分降低（圖4 c1， d1）。經taVNS干預21天后（25d），與Hi saline+taVNS相比，Hi MLA+taVNS水平運動得分降低（圖4 c2， d2）。

圖 4。 各組大鼠曠場實驗水平運動得分和垂直運動得分的比較。

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強迫游泳靜止不動時間的改變

造模前（-21d）各組大鼠在強迫游泳實驗中靜止不動時間無統計學差異，組間具有可比性；成模後（0d），與野生組比較，模型組、taVNS組、α7nAchR（-/-）+taVNS組、Hi MLA+taVNS與Hi saline+taVNS組大鼠強迫游泳靜止不動時間明顯增加，此實驗表明五組大鼠出現抑鬱樣行為。

taVNS干預第21天（21d），與模型組相比，taVNS組強迫游泳靜止不動時間減少；與taVNS組比較，α7nAchR（-/-）+taVNS組大鼠靜止不動時間有上升趨勢，但無統計學差異（圖5 e1）。經taVNS干預21天后，與Hi saline+taVNS組相比，Hi MLA+taVNS組靜止不動時間增加（圖5 e2）。

圖 5。 各組大鼠強迫游泳實驗靜止不動時間的比較。

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taVNS干預後海馬α7nAchR、IL-1β、NF-κB p65和p-NF-κB p65表達量的變化

實驗結束後（21d），斷頭取腦，用Western Blot方法檢測各組大鼠海馬α7nAchR、IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白的表達。結果顯示，與空白組比較，模型組大鼠海馬α7nAchR表達降低，IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65表達明顯增加；與模型組相比，taVNS組α7nAchR表達明顯增加，IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白表達顯著降低。

與taVNS組比較，α7nAchR（-/-）+taVNS組大鼠IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白表達增加，因α7nAchR（-/-）敲除，故α7nAchR（-/-）+taVNS組大鼠海馬α7nAchR蛋白無表達。

圖 6。 taVNS干預後海馬α7nAch、IL-1β、NF-κB p65和p-NF-κB p65表達量的變化。

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啟用態和靜止態的小膠質細胞數目比較

與野生組相比，模型組啟用態小膠質細胞數量明顯增加；與模型組相比，taVNS組靜息態小膠質細胞數目增加；與taVNS組比較，α7nAchR（-/-）+taVNS組靜息態小膠質細胞數量顯著減少；與Hi MLA+taVNS組相比，Hi saline+taVNS組啟用態小膠質細胞的數量減少（圖7）。

圖 7。 啟用態和靜止態的小膠質細胞數目的比較。

總結

taVNS緩解了CUMS模型大鼠的抑鬱樣行為，降低了中樞的炎性反應，具有一定的全身抗炎作用；taVNS增加了海馬小膠質細胞膜上α7nAchR的表達增加，抑制了NF-κB p65及其磷酸化的表達，繼而減少了IL-1β等促炎細胞因子的釋放。因此，海馬α7nAchR/NF-κB訊號通路是taVNS發揮中樞抗炎以抗抑鬱的作用機制之一。

圖8。 海馬α7nAchR/NF-κB通路介導taVNS干預抑鬱模型大鼠的抗炎機制示意圖。

注：紅色箭頭表示病理狀態下，綠色箭頭表示taVNS干預。靜息態的小膠質細胞未啟用炎症訊號通路；在應激狀態下，海馬小膠質細胞啟用，IκB水解，NF-κB轉變為啟用狀態，即NF-κB與亞基p50和p65結合，發生核易位，繼而影響促炎細胞因子IL-1β的產生與釋放，放大機體響應促炎刺激而引起炎性反應；α7nAchR是介導迷走神經-炎症反射的關鍵受體，taVNS增加了海馬小膠質細胞上α7nAchR的表達，α7nAchR啟用可引起抗炎級聯反應，抑制了NF-κB的活化，繼而減少了IL-1β的含量；而taVNS並未明顯改善α7nAchR（-/-）大鼠的抑鬱樣行為和炎性反應，故α7nAchR是taVNS發揮抗炎以抗抑鬱的關鍵受體，α7nAchR/NF-κB訊號通路是介導taVNS中樞抗炎以抗抑鬱的作用機制之一。

原文檢索：

Wang JY， Zhang Y， Chen Y， Wang Y， Li SY， Wang YF， Zhang ZX， Zhang J， Rong P*。 Mechanisms underlying antidepressant effect of transcutaneous auricular vagus nerve stimulation on CUMS model rats based on hippocampal α7nAchR/NF-κB signal pathway。 J Neuroinflammation。 2021 Dec 17；18（1）：291。 doi： 10。1186/s12974-021-02341-6。 PMID： 34920740； PMCID： PMC8680337。