《Behavioural Brain Research》：Enhanced central histaminergic transmission via H
1 and H
2 receptor alleviates the behavioral despair, reduction in BDNF and pCREB levels in streptozotocin-induced diabetic mice
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糖尿病诱导小鼠行为绝望与中枢组胺能系统及BDNF/pCREB水平相关，通过腹腔注射组胺及其受体激动剂/拮抗剂可逆转行为异常及生化指标。
查特拉帕尔·帕特尔（Chhatrapal Patel）|里查·帕特尔（Richa Patel）|瓦伊巴夫·马图卡尔（Vaibhav Maturkar）|韦努·阿南德·达斯·瓦伊什纳夫（Venu Anand Das Vaishnav）|尼尚特·苏迪尔·贾恩（Nishant Sudhir Jain）
印度恰蒂斯加尔邦比拉斯普尔（Bilaspur）科尼（Koni）的古鲁·加希达斯大学（Guru Ghasidas Vishwavidyalaya）药学系药理学分会
摘要
中枢组胺在糖尿病诱发行为绝望中的作用仍是一个谜。因此，本研究利用尾部悬吊试验（TST）和蔗糖偏好试验（SPT），以及整个大脑、海马体、前额叶皮层（PFC）和杏仁核中BDNF和磷酸化CREB（pCREB）水平的变化，探讨了中枢组胺能活动对糖尿病诱发行为绝望的影响。在实验第4天（称为糖尿病零天）对小鼠注射链脲佐菌素（STZ，剂量为200 mg/kg，腹腔注射），并在第10天（行为表现和生化检测日）观察到最高的血糖水平。此外，在第10天，糖尿病小鼠在TST中表现出长时间的静止状态，在SPT中对蔗糖的偏好度降低，运动量减少，表明出现了糖尿病诱发行为绝望的现象。进一步的研究表明，腹腔注射组胺及其前体L-组氨酸、组胺释放剂（H3受体拮抗剂）硫氧吡啶、H1受体激动剂FMPH或H2受体激动剂阿姆塔明（amthamine）可以逆转TST中糖尿病诱发行为绝望的表现。此外，TST有效剂量的组胺（50 μg）、L-组氨酸（2.5 μg）、硫氧吡啶（10 μg）和FMPH（6.5 μg）也能恢复糖尿病小鼠在SPT中降低的蔗糖消耗量。ELISA检测显示，与非糖尿病对照组小鼠相比，糖尿病小鼠整个大脑中的组胺水平显著降低。同时，糖尿病小鼠整个大脑、海马体、PFC和杏仁核中的BDNF/pCREB水平也显著下降。相反，腹腔注射组胺可以恢复糖尿病小鼠整个大脑和海马体中降低的BDNF/pCREB水平，而硫氧吡啶则可以纠正整个大脑、海马体和PFC中的这些缺陷。然而，L-组氨酸治疗未能改变糖尿病小鼠所有脑区中降低的BDNF/pCREB水平。腹腔注射FMPH也可以恢复整个大脑和海马体中BDNF/pCREB水平的降低，而阿姆塔明注射仅能纠正整个大脑中的这些指标。因此，通过激活H1/H2受体增强中枢组胺能传递可能通过恢复与行为抑郁相关的大脑区域中的BDNF/pCREB水平来减轻糖尿病诱发行为绝望。
引言
糖尿病（DM）是一种由于胰岛素功能障碍引起的代谢紊乱，导致血糖水平持续升高，并与抑郁症等神经心理状况相关[1][2]，其发病率和死亡率显著更高[3][4]。研究表明，糖尿病患者比非糖尿病患者更容易出现行为情绪波动，包括抑郁[5][6][7][8][9]。然而，参与糖尿病诱发情感障碍的中枢内源性分子仍是个谜。在啮齿动物中诱导1型糖尿病（T1DM）或2型糖尿病（T2DM）最常用的模型是使用链脲佐菌素（STZ），它通过选择性破坏胰腺β细胞导致胰岛素分泌终止[10]。值得注意的是，STZ诱导的糖尿病动物在尾部悬吊试验（TST）中表现出更长时间的静止行为[11][12][13][14]。其他研究还发现，在其他T1DM动物模型中存在焦虑水平升高、类似抑郁的行为以及空间记忆和厌恶记忆的损伤[15][16][17][18][19]。因此，STZ诱导的糖尿病小鼠表现出的抑郁样行为可以归因于糖尿病本身，而非STZ直接引起的行为改变。这一观点得到了STZ难以穿过血脑屏障（BBB）且迅速被排泄的事实的支持[20][21]。糖尿病状态下行为变化（包括抑郁）的确切机制尚不清楚，但可能与高血糖引起的大脑炎症和细胞凋亡有关[22][23][24]。然而，关于特定神经递质在T1DM诱发行为抑郁中的作用的研究较少。因此，需要进一步的研究来探讨改变的中枢神经递质系统在糖尿病状态下行为抑郁中的作用。
大脑生物胺被发现是包括抑郁在内的情绪相关障碍的病因学核心[25][26][27][28]。然而，与传统单胺能或5-羟色胺能系统在抑郁障碍中的作用相比，中枢组胺能系统在抑郁样行为中的影响尚未得到充分关注。尽管如此，一些使用传统动物模型的研究表明组胺能神经传递与抑郁之间存在生理关联。我们实验室之前的研究[29]以及其他研究[30][31][32][33]表明，内源性组胺在小鼠海马CA1区或脑室内（i.c.v.）注射后具有抗抑郁效果。一些研究还发现，作为H3受体拮抗剂的硫氧吡啶在强迫游泳试验（FST）中表现出抗静止效果，可能是通过组胺H3自身受体的拮抗作用释放组胺实现的[32][33]。因此，假设增强中枢组胺能传递可以缓解糖尿病期间的抑郁样症状。然而，中枢组胺能神经传递在糖尿病相关行为绝望中的作用尚未得到充分研究。
值得注意的是，一些研究指出糖尿病状态下中枢组胺能神经传递发生了改变。研究发现，糖尿病小鼠的脑组胺前体L-组氨酸水平降低[34]，而STZ诱导的糖尿病小鼠脑组胺含量增加[34]。因此，可以推测改变的脑组胺传递可能在控制抑郁样行为中起关键作用，因为内源性组胺在啮齿动物中具有抗抑郁效果[30][31][35]。因此，中枢组胺能系统可能成为缓解和管理糖尿病期间观察到的情绪缺陷（包括行为绝望）的新靶点。本研究探讨了中枢组胺能传递在糖尿病相关抑郁行为中的作用。
除了糖尿病状态下涉及抑郁的中枢神经递质系统的改变外，许多研究表明糖尿病还会影响一些在情绪调节中起关键作用的神经生物学标志物。事实上，研究表明糖尿病期间脑源性神经营养因子（BDNF）的产生受到抑制[36]。此外，正常啮齿动物中BDNF水平降低与抑郁症状增加有关[37]，直接向啮齿动物腹腔注射BDNF可产生抗抑郁效果[38]。此外，现已明确糖尿病会降低大脑中与抑郁相关的区域（如海马体）的BDNF水平[39][40]。另外，糖尿病还降低了另一种与抑郁相关的神经生物学标志物——磷酸化cAMP反应元件结合蛋白（pCREB）的水平[41]，类似BDNF，向啮齿动物腹腔注射HSV-cAMP反应元件结合蛋白（CREB）也可产生抗抑郁效果[42]。因此，可以推测糖尿病啮齿动物大脑中BDNF和pCREB水平的改变可能与行为抑郁的表达有关。然而，中枢组胺能传递在调节糖尿病啮齿动物BDNF和pCREB水平中的作用尚未阐明。因此，本研究还评估了中枢组胺能药物对糖尿病引起的BDNF和pCREB水平变化的影响，特别是在与抑郁相关的大脑区域（如前额叶皮层（PFC）[43]、海马体[44]和杏仁核[45]），这些区域的神经元活动变化可能在糖尿病诱导的抑郁发展中起关键作用[46]。最近，我们实验室还研究了中枢组胺能传递调节海马体、PFC和杏仁核中焦虑和BDNF或pCREB水平变化的能力[47]。因此，除了评估中枢组胺能传递对糖尿病诱发行为绝望的影响外，本研究还利用酶联免疫吸附测定（ELISA）探讨了组胺能药物对整个大脑、海马体、PFC和杏仁核中BDNF和pCREB水平变化的影响。
部分摘录
研究对象
本研究使用了健康的成年瑞士白化雄性小鼠（8-12周龄；体重22-26克），这些小鼠从印度加尔各答的Chakraborty Enterprises购买。它们被分组饲养（每笼6-7只），或在腹腔注射后单独饲养，可自由获取啮齿动物饲料/水，并在受控条件下生活（温度：25 ± 2oC，12小时光照/黑暗周期，相对湿度：60 ± 5%）。所有实验均遵循相关规范进行。
链脲佐菌素诱导的小鼠血糖水平升高
如图2所示，单次腹腔注射STZ显著影响了实验期间第20天的血糖水平（糖尿病组：F（4, 10）= 413.5，P < 0.0001；天数：F（1, 10）= 806.69，P < 0.0001；交互作用：F（4, 10）= 326.40，P < 0.0001）。Bonferroni事后检验显示，STZ注射后三天（0天）血糖水平即升高（P < 0.0001），并在第10天达到最高值。
讨论
本研究利用小鼠TST/SPT模型证明了中枢组胺能传递在糖尿病诱发抑郁样行为中的调节作用。结果表明，第10天通过STZ处理的糖尿病小鼠表现出最高的血糖水平（图2），并在TST中表现出更长时间的静止行为，活动量减少（图4），表明存在抑郁样行为。
资金来源
本研究未获得任何政府机构、商业机构或非营利组织的资助。
作者贡献声明
瓦伊巴夫·马图卡尔（Vaibhav Maturkar）：撰写、审稿与编辑、数据分析。韦努·阿南德·达斯·瓦伊什纳夫（Venu Anand Das Vaishnav）：撰写、审稿与编辑、数据分析。查特拉帕尔·帕特尔（Chhatrapal Patel）：撰写、审稿与编辑、初稿撰写、方法学设计、实验实施。里查·帕特尔（Richa Patel）：撰写、审稿与编辑、数据分析。尼尚特·苏迪尔·贾恩（Nishant Sudhir Jain）：监督、方法学设计、概念框架。
致谢
作者感谢Guru Ghasidas Vishwavidyalaya动物学系的Santosh Singh博士在ELISA相关实验中提供的帮助。
