目的
日温差(Daily temperature variation, DTV)是指一天中最高温度与最低温度之差,是气候变化相关的重要气象指标,能反映短期天气的稳定性。随着气候变化导致的极端天气事件发生的规模、频率和强度不断加强,越来越多的研究表明极端温度对精神健康构成了重大威胁。前额叶皮层在认知功能、决策、社会行为、情感调节和人格表达中起着至关重要的作用。前额叶皮层的损伤或功能障碍与焦虑抑郁相关。检索文献发现,DTV相关动物模型研究有限,DTV暴露是否导致焦虑抑郁样行为及可能的毒理作用机制尚不清楚。本研究利用雄性C57BL/6J小鼠探讨DTV暴露是否诱导及如何诱导焦虑抑郁样行为的机制,明确肠道微生物在神经炎症中的调控作用,为了解和预防DTV暴露诱导的焦虑抑郁提供科学理论基础。
方法
1.构建DTV暴露构型
将120只C57BL/6J小鼠分为4组,暴露于不同的DVT:Control组(T=25℃,DTV=0℃, n=30)、Down-DTV组(T=15℃/25℃, DTV=10, n=30)、Up-DTV组(T=25℃/35℃, DTV=10℃, n=30)、DTV20组(T=15℃/35℃, DTV=20℃, n=30)。各组小鼠均饲养在人工气候培养箱,三个暴露组(Down-DTV组、Up-DTV组、DTV20组)连续暴露10天和20天,每天仅暴露于上述两个温度条件,每个温度持续12h,白天暴露于较高温度,晚上暴露于较低温度。在每个阶段暴露结束时,测小鼠体重并进行如下行为学实验:旷场实验、高架十字迷宫实验、悬尾实验和强迫游泳实验。
2.评估DTV暴露诱导小鼠神经炎症
选取暴露20天的小鼠,采用ELISA法检测小鼠皮质促炎因子TNF-α和血清促炎因子IL-1β。免疫荧光染色观察前额叶皮层小胶质细胞的活化状态。H&E染色观察前额叶皮层神经元的病理损伤。Western blot检测皮质血脑屏障紧密连接蛋白(Occludin和Claduin-1)的表达量。
3.检测DTV暴露对小鼠结肠损伤和肠道菌群的影响
选取暴露20天的小鼠,采用H&E染色观察结肠病理改变,免疫组化染色观察结肠紧密连接蛋白(Occludin和Claduin-1)的表达水平,对小鼠粪便进行16S rRNA测序,筛选差异菌群。
4.粪菌移植
将健康小鼠的粪便通过灌胃的方式移植给三个暴露组(Down-DTV组、Up-DTV组、DTV20组)小鼠,Control组小鼠接受无菌1×PBS灌胃。粪菌移植持续20天。
5.评估粪菌移植的效果
粪菌移植结束后,称量四个组小鼠体重并进行行为学检测。Western blot检测皮质紧密连接蛋白(Occludin和Claduin-1)的表达水平。ELISA检测血清IL-1β和皮质TNF-α。
6.非靶向代谢组学分析
非靶向代谢组学分析血清中的差异代谢物及其关键代谢通路。
7.数据分析
采用SPSS 20.0软件对数据进行统计分析,对数据资料采用均数±标准差(