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为探究棕榈酰转移酶 ZDHHC7 对慢性应激(CS)反应的影响,研究人员以 Zdhhc7 基因缺陷小鼠为模型开展研究。结果发现,Zdhhc7 缺陷可减少雌性小鼠抑郁样行为,或与性别特异性应激反应有关,为揭示 CS 抗性遗传因素提供新视角。
在生活中,我们都知道压力过大会对身心健康造成不良影响。长期处于慢性应激状态下,不仅身体会出现各种问题,大脑也会受到损害,比如引发线粒体功能障碍、细胞死亡、神经元损伤,甚至可能导致精神和神经退行性疾病,像焦虑症、抑郁症、阿尔茨海默病和帕金森病等 。而且,这种应激诱导的行为、大脑微观结构和基因表达水平的变化,还受到性别和性激素的影响。
棕榈酰转移酶 ZDHHC7(palmitoyl acyltransferase ZDHHC7)在大脑和外周广泛表达,它能对性激素受体等关键蛋白进行棕榈酰化修饰,进而影响神经元的结构和功能。此前研究发现,Zdhhc7 基因缺陷的小鼠在对照(unstressed)和急性应激情况下,会出现性别特异性的行为、大脑微观结构和功能变化。但到目前为止,还没有人研究过 Zdhhc7 基因缺陷对慢性应激后小鼠行为、大脑微观结构和转录组基因表达的影响。
为了解开这些谜团,德国明斯特大学(University of Münster)等机构的研究人员开展了一项研究,相关成果发表在《Translational Psychiatry》上。
研究人员选用了 182 只 Zdhhc7 基因缺陷模型小鼠,包括野生型(WT)和基因敲除(KO)的雌性、雄性小鼠。实验开始时,小鼠 8 周龄,被转移到实验房间饲养。在 10 周龄经过 2 周的适应期后,WT - KO 同窝小鼠对被交替分配到非应激对照组(C)和慢性应激组(CS)。其中,CS 组小鼠要接受为期 4 周的应激刺激,包括白天不可预测的应激源(如 3 小时束缚应激、3 - 5 小时大鼠气味刺激等)、夜间应激源(如 15 - 16 小时潮湿垫料等)和周末应激源(如 62 - 65 小时颠倒光暗周期)。
实验中,研究人员运用了多种技术方法来全面探究 Zdhhc7 基因缺陷对小鼠的影响。行为学测试方面,通过一系列实验评估小鼠的运动、情绪和基础认知相关行为 ,如用高架十字迷宫(EPM)测试焦虑样行为和运动能力、自发交替测试(SAT)评估基础空间工作记忆和运动能力等。大脑微观结构分析上,利用磁共振成像(MRI)为基础的扩散张量成像(DTI)技术,观察海马体微观结构变化 。基因表达分析则借助 mRNA 测序转录组学(mRNA - seq transcriptomics)技术检测大脑基因表达谱,还通过定量实时聚合酶链反应(qPCR)对部分差异表达基因进行验证。
下面来看看具体的研究结果:
- Zdhhc7 - KO 雌性小鼠在 CS 暴露后抑郁样行为减少:在运动行为上,基因型和应激条件都有显著影响。雌性 WT 小鼠在对照条件下比 KO 小鼠移动距离更长,而在 CS 条件下则相反;且无论是 WT 还是 KO 小鼠,在 CS 后运动距离都增加。在情绪样行为方面,CS 后,KO 雌性小鼠的社交互动得分更高,悬尾实验中不动时间更短,表明其抑郁样行为减少。而基础认知样行为和总体应激负荷仅受应激条件影响 。
- Zdhhc7 - KO 雌性小鼠海马体纤维减少,但 CS 后未出现纤维减少:在海马体微观结构上,基因型和应激条件对雌性小鼠海马体纤维数量和长度有显著影响。对照条件下,KO 雌性小鼠左中腹侧海马体纤维数量和长度均少于 WT 小鼠;而 CS 后,WT 雌性小鼠左中腹侧海马体纤维数量减少,右中腹侧海马体纤维长度缩短 。
- Zdhhc7 - KO 雌性小鼠在 CS 后海马体中皮质抑素(Cortistatin,Cort)基因表达上调:转录组 mRNA 测序发现,在中腹侧海马体中,有 20 个基因差异表达,其中 Cort 在 KO 雌性小鼠 CS 后显著上调 ,且 qPCR 验证了这一结果。
综合上述研究,研究人员得出结论:本次研究中温和且相对较短的 CS 范式导致大部分结果主要体现在雌性小鼠中。与雌性 WT 小鼠相比,雌性 KO 小鼠在行为、大脑微观结构和基因表达水平上似乎对 CS 具有抗性。这可能是因为 CS 上调了 Cort,进而产生神经保护作用,促进海马体纤维的重组和再生,最终在行为水平上产生抗抑郁效果 。也就是说,Zdhhc7 基因缺陷可能通过调节 Cort,为雌性小鼠应对至少是轻度的 CS 提供一种保护机制 。
这项研究意义重大,它揭示了 ZDHHC7 基因缺陷与性别特异性应激反应之间的关系,为理解慢性应激抗性的遗传因素提供了新的方向,有助于未来开发针对慢性应激相关疾病更有效的干预措施。不过,研究也存在一定局限性,比如 CS 范式持续时间较短,可能影响了研究结果的全面性和深入性。未来研究可以进一步延长应激时间,或者采用更复杂的应激模型,深入探究 ZDHHC7 在慢性应激反应中的作用机制。