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人巨细胞病毒(human cytomegalovirus,HCMV)的感染会增加情绪紊乱和认知下降等一系列神经系统发育异常的风险。FGF2是成纤维细胞生长因子家族成员之一,参与早期脑发育及成年期脑的维护和修复,越来越多的证据表明,FGF2蛋白通过调节神经发生和突触可塑性在情绪和认知障碍的疾病发展中起着关键作用。成熟的神经元标记(Neu N)和星形胶质细胞标记物(GFAP)对神经发育和海马突触可塑性有重要影响,并参与认知和情绪调节。IE2是由基因UL122编码的579个氨基酸的蛋白质;它是HCMV潜伏期和复制中最重要的蛋白。尽管有大量证据表明HCMV感染和情绪紊乱认知障碍密切相关,但IE2在HCMV引起的精神疾病中作用机制仍未阐明。HCMV具有严格的宿主种属特异性,是阻碍在活体中研究HCMV致病性的主要原因,目前的研究主要是在细胞和分子水平。目的:为了突破HCMV的种属特异性的局限性,我们构建了稳定表达IE2蛋白的UL122转基因小鼠模型。利用转基因鼠模型,在整体水平上进行一系列动物行为学实验研究IE2的持续表达是否可造成情绪紊乱和认知障碍,在组织、细胞水平上研究IE2的持续表达是否影响小鼠海马中FGF2、Neu N和GFAP的表达,观察对海马神经元细胞形态发育的影响,以及检测与情绪和认知密切相关的突触可塑性功能是否受损。方法:1.通过IHC和PCR技术对表达IE2蛋白的UL122转基因小鼠模型进行鉴定。将UL122转基因阳性小鼠作为实验组,C57BL/6野生型小鼠为对照组。每个组n=16。2.通过开放矿场(OF),高架十字迷宫(EPM),悬尾实验(TST)来测试焦虑,抑郁相关的情绪障碍。3.Morris水迷宫和新物体识别实验(NORT)探索小鼠的认知能力行为。4.利用Illumina Hiseq平台进行微阵列分析,通过比较两组小鼠的表达谱进而发现差异表达基因。5.通过HE染色技术检测IE2对海马神经元形态的影响。6.通过q PCR方法探究海马组织中IE2、Neu N、GFAP和FGF2 m RNA水平的表达情况。7.Western Blot实验检测FGF2、GFAP、Neu N、PSD-95和SYP在小鼠海马中的蛋白表达水平。8.IHC方法检测FGF2、GFAP和Neu N在小鼠海马中表达和分布情况。结果:1.PCR结果表明,UL122转基因小鼠建模成功。2.情感行为方面:开放旷场试验结果:实验组鼠在中央区时间显著低于对照组,并且实验组鼠在外围时间显著长于对照组,差异均具有显著性(P<0.001);高架十字迷宫试验结果:实验组鼠在高架开放区的时间显著低于对照组,并且实验组鼠在高架关闭区域的时间明显高于对照组,差异均具有显著性(P<0.001);悬尾试验结果:实验组数在悬吊过程中的不动时间显著长于对照组,差异具有显著性(P<0.001)。3.认知行为方面:Morris水迷宫:实验组与对照组相比,实验组小鼠平台穿越次数明显减少(P<0.001),但平均速度和逃避潜伏期在实验组和对照组中相比无明显差异(P>0.05);新物体识别实验:转基因鼠与对照组相比,两组的整体探索方面没有差异,表明没有发生自发的偏倚(P>0.05),相对于对照组鼠,实验组小鼠显示的识别指数数值明显降低(P<0.001)。4.Illumina Hiseq平台微阵列数据分析表明,在m RNA水平上,与对照组相比,实验组海马中的神经发生相关基因Fgf2、Foxo3、Cdkl3、Apoe、Cpeb3、Etv1、Ilk and Mef2c显著降低(P<0.001)。5.HE染色结果显示,与对照组相比,实验组海马神经元结构紊乱稀疏,部分神经元受损,细胞间隙较对照组增大。6.荧光定量PCR结果显示,实验组海马组织中Neu N、GFAP和FGF2m RNA水平的表达与IE2成负相关,其m RNA水平随着IE2 m RNA水平的增加而降低,实验组表达水平要明显低于对照组(P<0.001)。7.Western Blot结果表明实验组海马中FGF2、GFAP、Neu N、PSD-95和SYP蛋白表达水平显著低于对照组(P<0.001)。8.免疫组化结果表明实验组海马中IE2、FGF2、GFAP、Neu N蛋白表达水平显著低于对照组(P<0.001)。结论:1.UL122转基因小鼠在动物行为学实验中表现出抑郁焦虑和认知障碍,因此可以表明HCMV IE2和情绪认知功能有着密切联系。2.在UL122转基因小鼠中,FGF2、Neu N和GFAP的表达降低从而影响神经突触可塑性的功能,并且突触可塑性与神经系统发育密切相关,因此猜测可能是由HCMV IE2通过抑制突触可塑性从而引起抑郁焦虑和认知障碍。本课题利用UL122的构建突破了HCMV种属特异性的对研究的局限性,并推断HCMV诱导情绪和认知异常可能是IE2蛋白通过下调FGF2、Neu N和GFAP的表达间接影响突触可塑性的功能来实现的。本研究将为进一步阐释HCMV IE2导致情绪和认知异常的分子机制提供了新思路同时这一研究也为抗抑郁和认知退行性疾病的药物研发奠定了理论基础。