大鼠在神经领域的应用|文献前沿

研究背景

应激导致的神经炎症是抑郁症发病的重要机制，经皮耳迷走神经刺激（taVNS）是一种治疗抑郁症的无创替代疗法。迷走神经抗炎信号是由α7烟碱乙酰胆碱受体（α7nAchR）介导，因海马调节情绪且是α7nAchR分布最多的区域之一。因此，实验采用α7nAchR基因敲除模式大鼠（赛业生物构建）探讨海马小胶质细胞上的α7nAchR在taVNS抗抑郁中的作用机制。

图1. taVNS干预部位-耳甲区。

研究方法

将大鼠分为野生组、模型组、taVNS组、α7nAchR(-/-)+taVNS组、海马α7nAchR拮抗剂+taVNS组（Hi MLA+taVNS）、海马生理盐水+taVNS组（Hi saline+taVNS），每组10只。

除野生组外，其余大鼠应用慢性不可预知性应激方法（CUMS）造模42天，以制备抑郁样模型大鼠。造模成功后，对taVNS组、α7nAchR(-/-)+taVNS组、Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS 大鼠连续干预21天，即taVNS无创刺激大鼠耳甲两侧，频率为疏密波2 /15 Hz，强度为2mA，30min/次/天。分别在基线（-21d）、成模后（0d）、干预后（21d）各测量一次大鼠体质量、糖水偏好百分比、旷场实验水平和垂直运动得分、强迫游泳静止不动时间，以评估大鼠的抑郁样行为。

实验结束后取材，应用Western Blot和免疫荧光技术观察α7nAchR、NF-κB p65、p-NF-κB p65、IL-1β、小胶质细胞等指标变化。

研究结果

结果显示，造模前(-21d)各组大鼠体质量没有统计学差异，组间具有可比性；成模后（0d），与野生组比较，其余各组大鼠体质量明显降低；taVNS干预第21天（21d），与模型组相比，taVNS组大鼠体质量明显增加；与taVNS组比较，α7nAchR(-/-)+taVNS组大鼠体质量降低（图2a1）。

基线时(-21d)各组大鼠体质量没有统计学差异，组间具有可比性；成模后(0d)，与野生组比较，Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS组大鼠的体质量明显降低；在taVNS干预21天后，与野生组相比，Hi MLA+taVNS与Hi saline+taVNS组大鼠体质量明显降低（图2 a2）。

图2.不同时间点各组大鼠体质量比较。

结果显示，造模前(-21d)各组大鼠糖水偏好百分比没有统计学差异，组间具有可比性；成模后(0d)，与野生组比较，其余各组大鼠的糖水偏好百分比明显降低，提示造模大鼠出现明显的抑郁样行为。

taVNS干预第21天(21d)，与模型组相比，taVNS组大鼠糖水偏好百分比明显增加；与taVNS组比较，α7nAchR(-/-)+taVNS组大鼠糖水偏好百分比降低（图3 b1）。

基线时(-21d)各组大鼠糖水偏好百分比没有统计学差异，组间具有可比性；成模后(0d)，与野生组比较，Hi MLA+taVNS、Hi saline+taVNS组大鼠的糖水偏好百分比明显降低；taVNS干预21天后(25d)，Hi MLA+taVNS与Hi saline+taVNS组大鼠的糖水偏好百分比有上升趋势，且与Hi saline+taVNS相比，Hi MLA+taVNS组大鼠的糖水偏好百分比明显降低（图3 b2）。

图3. 不同时间点各组大鼠糖水偏好的比较。  

结果显示，造模前(-21d)，各组内没有显著差异，组间具有可比性；造模成功后(0d)，与野生组相比，其余各组大鼠的垂直运动和水平运动得分明显下降。

经taVNS干预21天后，与模型组相比，taVNS组大鼠水平运动和垂直运动得分均显著增加；与taVNS组比较，α7nAchR(-/-)+taVNS组水平和垂直运动得分降低（图4 c1, d1）。经taVNS干预21天后(25d)，与Hi saline+taVNS相比，Hi MLA+taVNS水平运动得分降低（图4 c2, d2）。

造模前(-21d)各组大鼠在强迫游泳实验中静止不动时间无统计学差异，组间具有可比性；成模后(0d)，与野生组比较，模型组、taVNS组、α7nAchR(-/-)+taVNS组、Hi MLA+taVNS与Hi saline+taVNS组大鼠强迫游泳静止不动时间明显增加，此实验表明五组大鼠出现抑郁样行为。

taVNS干预第21天(21d)，与模型组相比，taVNS组强迫游泳静止不动时间减少；与taVNS组比较，α7nAchR(-/-)+taVNS组大鼠静止不动时间有上升趋势，但无统计学差异（图5 e1）。经taVNS干预21天后，与Hi saline+taVNS组相比，Hi MLA+taVNS组静止不动时间增加（图5 e2）。

图 5. 各组大鼠强迫游泳实验静止不动时间的比较。

实验结束后(21d)，断头取脑，用Western Blot方法检测各组大鼠海马α7nAchR、IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白的表达。结果显示，与空白组比较，模型组大鼠海马α7nAchR表达降低，IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65表达明显增加；与模型组相比，taVNS组α7nAchR表达明显增加，IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白表达显著降低。

与taVNS组比较，α7nAchR(-/-)+taVNS组大鼠IL-1β、NF-κB p65、p-NF-κB p65蛋白表达增加，因α7nAchR(-/-)敲除，故α7nAchR(-/-)+taVNS组大鼠海马α7nAchR蛋白无表达。

图 6. taVNS干预后海马α7nAch、IL-1β、NF-κB p65和p-NF-κB p65表达量的变化。

与野生组相比，模型组激活态小胶质细胞数量明显增加；与模型组相比，taVNS组静息态小胶质细胞数目增加；与taVNS组比较，α7nAchR(-/-)+taVNS组静息态小胶质细胞数量显著减少；与Hi MLA+taVNS组相比，Hi saline+taVNS组激活态小胶质细胞的数量减少（图7）。

图 7. 激活态和静止态的小胶质细胞数目的比较。

总结

taVNS缓解了CUMS模型大鼠的抑郁样行为，降低了中枢的炎性反应，具有一定的全身抗炎作用；taVNS增加了海马小胶质细胞膜上α7nAchR的表达增加，抑制了NF-κB p65及其磷酸化的表达，继而减少了IL-1β等促炎细胞因子的释放。因此，海马α7nAchR/NF-κB信号通路是taVNS发挥中枢抗炎以抗抑郁的作用机制之一。

图8. 海马α7nAchR/NF-κB通路介导taVNS干预抑郁模型大鼠的抗炎机制示意图。

注：红色箭头表示病理状态下，绿色箭头表示taVNS干预。静息态的小胶质细胞未激活炎症信号通路；在应激状态下，海马小胶质细胞激活，IκB水解，NF-κB转变为激活状态，即NF-κB与亚基p50和p65结合，发生核易位，继而影响促炎细胞因子IL-1β的产生与释放，放大机体响应促炎刺激而引起炎性反应；α7nAchR是介导迷走神经-炎症反射的关键受体，taVNS增加了海马小胶质细胞上α7nAchR的表达，α7nAchR激活可引起抗炎级联反应，抑制了NF-κB的活化，继而减少了IL-1β的含量；而taVNS并未明显改善α7nAchR(-/-)大鼠的抑郁样行为和炎性反应，故α7nAchR是taVNS发挥抗炎以抗抑郁的关键受体，α7nAchR/NF-κB信号通路是介导taVNS中枢抗炎以抗抑郁的作用机制之一。

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原文检索：

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.