研究目的:根据《2021年中国毒情形势报告》,截至2021年底,现有登记吸毒人数148.6万名。其中,以甲基苯丙胺(Methamphetamine,MA)为主的合成类毒品滥用人数高达79.3万名,占总吸毒人数的53%。MA滥用会导致大脑皮质结构改变和功能损伤,进而导致认知,记忆,情绪等高级功能出现执行障碍。当强制戒断MA摄入之后,机体被敏感化的奖赏系统无法获得足够的刺激信号,因而愉悦感消退,使得吸食者产生负面情绪,主要表现为抑郁、焦虑、失眠、易怒和精神错乱等症状,严重者会继而发展成抑郁症、躁郁症等精神疾病。有研究表明海马是与情感密切相关的大脑边缘组织之一,海马神经细胞凋亡是抑郁症发生的重要诱导机制。大量研究证明运动可抑制海马神经细胞的凋亡,促进海马神经发生,减少海马损伤,从而降低抑郁水平。但其在成瘾领域中的机制还有待更深入的研究。因此,本研究拟建立MA成瘾抑郁模型观察小鼠海马神经元的结构、数量的变化以及相关蛋白的表达水平,探讨有氧运动对MA成瘾抑郁小鼠和海马神经元的影响和运动抗抑郁作用的可能途径,为运动干预MA诱导抑郁症的作用机制研究提供科学的理论依据与实践参考。研究方法:选用2月龄C57BL/B6J雄性SPF级小鼠,体重20±1g,随机分为3组:生理盐水对照组(C组,n=8)、MA模型对照组(Ma组,n=8)、MA模型运动干预组(Ea组,n=8)。饲养于成都体育学院运动医学四川省重点实验室(SPF级)动物实验室。小鼠饲养条件为每笼4只,12h的亮/暗循环,温度22±2°C,湿度52±2%,自由获取食物和水。本研究经成都体育学院伦理委员会批准(编号:[2022]56),全程按照美国国立卫生研究院动物研究指南执行,以确保整个实验符合伦理要求。动物适应性喂养一周后,对Ma组和Ea组小鼠进行MA药物注射(腹腔注射),于每天上午8点注射1mg/kg(溶于生理盐水1mg/ml)连续7天,并同时进行条件位置偏爱实验(Conditioned Place Preference,CPP)验证是否成瘾(药品由四川警察学院-智能警务四川省重点实验室提供),C组同时间等剂量注射0.9%的生理盐水。CPP结束后对Ea组小鼠进行运动干预,本研究有氧运动方式选择跑台运动(SA101,赛昂斯,江苏,中国),参考以往研究,并进行调整。选择跑台坡度为0°,以8m/min的速度增加至12m/min(3天),最终以12m/min,60min,11天,共2周。当小鼠不动时,不进行电刺激,可轻触尾部促使其继续运动。运动时间选择每天下午2点后进行,每次运动时间为60min。此期间,C组和Ma组小鼠在笼中饲养2周,不给于任何干预方式。运动干预后第二天进行旷场实验验证小鼠抑郁情况并取材。电镜观察各组小鼠海马神经元凋亡的情况。ELISA试剂盒检测海马中Ca2+表达含量。Western blotting技术检测Glt-1、CX43、AMPAR、caspase-3蛋白表达含量。气相色谱法(Gas Chromatography-Mass Spectrometer,GC-MS)海马中谷氨酸、谷氨酰胺含量变化。实验所得所有数据使用SPSS26.0统计软件进行分析,GraphPadPrism8.4.2软件制作数据结果图,数据统计结果以均数±标准差表示;在符合正态分布情况下采用独立样本T检验,否则使用Mann-Whitney U检验;三组之间采用单因素方差分析。P<0.05表示差异具有显著性,P<0.01表示差异非常显著。研究结果:(1)CPP结果:给药后,Ma组和Ea组小鼠在伴药箱的时间都明显增多,在非伴药箱时间都明显减少,较基线水平有显著性差异(P=0.0005,P=0.0114),表明VX-445说明书小鼠存在成瘾现象。基线水平下,俩组小鼠在右箱左箱时间无差异性(P>0.05Urban airborne biodiversity),保证小鼠无自然偏好,样本无差异;给药后俩组小鼠在右箱左箱时间无差异性(P>0.05),保证给药过程无差异,成瘾程度相同;(2)透射电镜检测结果:C组神经元细胞结构正常、连接紧密;Ma组神经元细胞胞膜出芽、脱落,细胞变成数个大小不等的由胞膜包裹的凋亡小体,凋亡小体内含多种碎片;而Ea组仅少数染色质逐渐凝聚成新月状附于核膜周边,无凋亡小体出现;(3)ELISA检测结果:较C组相比,MA组小鼠海马Ca2+含量显著增多(p<0.05);较Ma组相比,Ea组小鼠海马Ca2+含量显著减少(p<0.05)。(4)Western blotting结果:与C组相比,Ma组caspase3、GLUR1在海马的表达显著上调(P<0.05),但Ea组明显低于Ma组(P<0.05)。此外与C组相比,Ma组C43、EAAT在海马的表达显著下调(P<0.01),但Ea组明显高于Ma组(P<0.05)。(5)GC-EGFR抑制剂MS结果:较Ma组相比,Ea组小鼠海马谷氨酸、谷氨酰胺水平显著增多(P<0.05),Ea组明显低于Ma组(P<0.05)。研究结论:(1)为期2周的给药刺激成功的诱导了大鼠MA成瘾抑郁模型,中等强度有氧运动干预可以有效逆转MA成瘾导致的抑郁;(2)1周中等强度有氧运动干预能够减少小鼠海马神经元的凋亡以改善脑的情绪功能;(3)MA给药诱导小鼠海马神经元细胞的整体凋亡水平上调,并伴随着谷氨酸-谷氨酰胺循环的功能障碍,为期1周的中等强度有氧运动显著改善了谷氨酸-谷氨酰胺循环的功能。因此,以谷氨酸-谷氨酰胺循环为基础对海马神经元凋亡的调控可能是中等强度有氧运动改善MA诱导抑郁样行为的重要生物学机制。