基于Ca2+/D-ser/NR通路研究糖尿病并发抑郁症海马星形胶质细胞与神经元通讯障碍机制及中药干预

The Diabetes with depression (DD) severely affect the prognosis of patients and increase the morbidity and mortality. however, the pathogenesis is still not clear. Our previous study found that for rats with diabetes with depression, the plasticity of hippocampal neuron reduced, the N-methyl-D-aspartate receptor (NR) abnormally activated, while the levels of D-serine, as the main secretion of astrocytes (As), were abnormally elevated. Recent studies have also found, D-serine is an important endogenous ligand of NR, and there is an interreaction between As and neuron. According to these results, the molecular mechanism about ”the Ca2+/D-ser/NR signaling pathway abnormality mediates the dysfunction between astrocytes and neurons, and sequentially induces the depression” will be studied from the form, function, and molecule aspects, by using the immunofluorescence, patch clamp, Western-blotting and RT-PCR method.In this work, Traditional Chinese Medicine (TCM) and modern medicine's understanding of the pathogenesis are combined. Besides, the effects of nourishing yin, benefiting vital energy, circulation and Jieyu will be investigated, based on the ”asthenia”, ”stasis” and ”depression” of TCM theory. This works are expected to provide new ideas and targets for studies of pathogenesis and prevention about DD.

糖尿病并发抑郁症严重影响患者预后，增加致残率和致死率，其发病机制至今未明。本课题组前期研究发现，糖尿病并发抑郁症大鼠海马神经元可塑性降低，胞上N-甲基-D-天冬氨酸受体(NR)异常活化；神经元生存环境星形胶质细胞(As)的主要分泌物D-丝氨酸含量异常升高。近年来研究发现，D-丝氨酸是NR受体重要的内源性配体，而As与神经元细胞亦存在相互作用。本课题组根据前期基础，结合中医病机和现代医学对糖尿病并发抑郁症发病机理的认识，拟采用免疫荧光、膜片钳、Western-blotting和RT-PCR方法，从形态-功能-分子三方面，探明“糖尿病状态下，Ca2+/D-ser/NR信号通路异常，介导海马As和神经元间通讯障碍，诱发抑郁症”的分子机制，并根据糖尿病并发抑郁症“虚、瘀、郁”病机采用滋阴益气、化瘀解郁治则的中药复方干预反证，为糖尿病并发抑郁症发病机制的研究及防治提供新思路和新靶点。

糖尿病并发抑郁症（diabetes mellitus with depression, DD）继发于糖尿病，可显著增加糖尿病患者的致残率和致死率。本项目以海马神经元（Ne）和星形胶质细胞（As）间的信息传递为核心，围绕Ca2+/D-ser/NR信号通路，深入探讨了DD大鼠海马损伤的分子机制以及左归降糖解郁方的干预作用。首先，本项目研究了DD大鼠海马As与Ne的形态功能及两者之间结构连接和营养关系的改变，并筛选出了左归降糖解郁方的最佳起效剂量。通过综合单/双重免疫组化、神经电生理、电镜等方法，研究发现，DD大鼠海马Ne空泡和凋亡增多而增殖减少，LTP的诱导和维持受到损伤，As标记物GFAP表达显著增多，两者间存在明显的营养传递异常（BDNF、GDNF、NGF显著减少），而结构连接变化不明显。左归降糖解郁方高剂量（20.53g/kg）可显著降低DD大鼠海马Ne的凋亡数量，增加其标志物MAP2的表达，改善其神经传导功能；降低As中GFAP的表达；显著增加海马中BDNF、GDNF、NGF的表达，减少谷氨酸含量，即其可明显改善As对Ne的营养作用。其次，本项目采用3种阻断剂，从2个角度对DD大鼠海马Ca2+/D-ser/NR信号通路在As和Ne间的作用及左归降糖解郁方的影响进行了研究。研究发现，阻断NR后（MK801），DD大鼠抑郁样行为和认知功能明显改善，海马中NR2A和NR2B、calpain1、CaMKⅡ表达显著减少，Ras、ERK1/2表达显著增加，海马损伤减少。减少D-ser含量后（Phen-Met、DAAO），大鼠部分抑郁样行为（新奇摄食实验和Morris水迷宫实验）可见明显改善，NR受体2A和2B表达显著减少，NR下游calpain1、CaMKⅡ表达减少。结果认为，DD大鼠海马星形胶质细胞内D-Ser分泌增多，可异常活化NR，介导下游信号通路异常，诱发抑郁症。左归降糖解郁方干预后，可见DD大鼠海马Ne的凋亡减少，NR2A、NR2B、CaMKⅡ表达显著减少，Ras、ERK1/2蛋白表达显著增加，结果表明，其可能通过调节Ca2+/D-ser/NR信号通路影响发挥抗抑郁作用。综上，本研究阐明了糖尿病并发抑郁症大鼠海马Ca2+/D-ser/NR通路异常介导的海马As和Ne间信息传导障碍机制，并探明了左归降糖解郁方的干预作用，该结果可为DD的防治研究提供思路与方法。