玉米黄质预先灌胃对脂多糖诱导小鼠抑郁行为的改善作用及其机制

薄秀梅，宋远见，郝艳玲，孙晓晶，贺玲

(徐州医科大学基础医学院,江苏徐州 221004)

抑郁症是一种常见的精神疾病，临床表现主要为情绪低落、兴趣减退、活动减少等症状。近年研究[1]发现,舍曲林、帕罗西汀等抗抑郁药有许多不良作用，如低血压、体质量增加和性功能障碍等。其严重的不良作用使开发更为安全的抗抑郁药成为必要。神经炎症在抑郁症中的作用日益受到重视,临床研究[2]发现，抑郁症患者外周血血清或血浆中多种炎症因子如IL-1β、IL-6、TNF-α等显著升高。玉米黄质又称玉米黄素，是一种具有重要生物学功能的食品来源色素，其分子结构中含40个碳分子和11个共轭双键，属于类胡萝卜素家族。有研究[3]结果显示，玉米黄质具有较强的抗氧化功能，可保护生物系统免受过量氧化反应所产生的危害。一些动物实验[3～5]显示，玉米黄质可以通过抑制炎症反应改善焦虑和抑郁。然而，玉米黄质是否能改善脂多糖诱导的小鼠抑郁样行为未见报道，其机制尚未被探索。2017年12月～2018年11月，我们采用脂多糖诱导了抑郁动物模型，观察玉米黄质对抑郁小鼠行为学及IL-1β、IL-6和TNF-α等炎症因子表达的影响，为进一步解释抑郁症的病理生理机制，发掘更有效、安全的抗抑郁药物奠定基础。

1 材料与方法

1.1 实验动物、试剂及仪器 健康雄性ICR小鼠7周龄，体质量(15±20)g，由徐州医科大学实验动物中心提供，动物合格证编号：SYXK(苏)2015-0030。小鼠自由饮食饮水，光暗周期12 h/12 h，实验前适应性饲养7 d。脂多糖(美国sigma公司)，玉米黄质(郑州荔诺生物科技有限公司，纯度98%)，ZHZFT型自主活动实验视频分析系统(淮北正华生物仪器设备有限公司)，ELISA试剂盒(南京建成生物工程研究所)。

1.2 玉米黄质预先灌胃及小鼠抑郁模型制作 在小鼠实验前1 d，采用旷野试验(open-field test)法[5]选择评分相近的24只小鼠随机分为对照组、模型组、观察1组、观察2组，每组6只。观察1组、观察2组分别给予玉米黄质50 mg/kg、100 mg/kg，每天1次，连续灌胃1周。对照组和模型组小鼠给予相同体积的羧甲基纤维素钠，每天1次，连续灌胃1周。在最后一次给药结束12 h后，模型组、观察1组、观察2组参照文献[6，7]方法，单次腹腔注射脂多糖1 mg/kg,制作小鼠抑郁样行为模型,对照组单次腹腔注射等剂量生理盐水。采取旷场实验鉴定模型是否制备成功。旷场实验(OFT)：腹腔注射生理盐水及脂多糖 12 h后，放入1只小鼠在测试箱正中格中，适应3 min，采用Anaze Y软件记录5 min内小鼠的穿格次数和运动路程。每次测试结束后清除小鼠排泄物，使用70%的酒精擦拭箱底及四壁，待乙醇挥干后进行下一只小鼠测试。

1.3 各组抑郁样行为评估 采用旷场实验及悬尾实验。旷场实验方法同上。悬尾实验：旷场实验结束后，立刻进行悬尾实验。将小鼠尾端2 cm的部位固定在一根水平木棍上，使动物呈倒挂状，其头部离地面5～6 cm，适应2 min，记录动物在4 min内的累计不动时间。

1.4 前额叶皮质炎症因子IL-1β、IL-6、TNF-α的检测 上述试验结束后处死动物，取脑，分离前额叶皮质，制备组织匀浆，低温离心(4 ℃，10 000 r/min，5 min)，收集蛋白上清液用于ELISA检测，操作步骤按照试剂盒说明书进行。

2 结果

2.1 各组活动总距离、穿越中心格次数、悬尾不动时间比较 各组活动总距离、穿越中心格次数、悬尾不动时间比较，F分别为38.27、50.74、91.88，P分别为0.1836、0.3760、0.7405。给予小鼠脂多糖 12 h后，抑郁模型小鼠出现类似抑郁的行为，表现为活动量较对照组变少，情绪低落，而给予玉米黄质后活动量增多。与对照组比较，模型组小鼠活动总距离短，穿越中心格的次数变少、悬尾不动时间长(P<0.01)；与模型组相比，观察1、2组活动总距离延长，穿越中心格次数增加，悬尾不动时间短(P均<0.01)；观察1、2组间上述各指标比较，P均<0.01，详见表1。

表1 各组活动总距离、穿越中心格次数、悬尾不动 时间

2.2 各组前额叶皮质中IL-1β、IL-6、TNF-α的表达比较 各组前额叶皮质中IL-1β、IL-6、TNF-α的表达比较，F值分别为33.24、160.3、63.71，P值分别为0.1719、0.0711、0.6905，与对照组相比，模型组前额叶皮质中IL-1β、IL-6、TNF-α表达量增加(P均<0.01)；与模型组比较，观察1、2组IL-1β、IL-6、TNF-α的表达量降低(P均<0.01)；观察1、2组间上述各指标比较，P均<0.01,详见表2。

组别 n IL-1β IL-6 TNF-α观察1组 6 13.00±1.414 21.83±3.601 15.00±2.280观察2组 6 11.67±1.862 19.67±0.983 10.00±1.414模型组 6 23.17±3.656 50.33±3.670 24.17±1.722对照组 6 11.58±1.908 18.33±2.733 11.17±2.317

3 讨论

越来越多的研究[3]表明，神经炎症是抑郁症重要的病理学基础。脂多糖进入机体后激活NF-κB，诱导产生IL-1β、IL-6、TNF-α等各种炎性细胞因子，这些细胞因子的产生在抑郁症的发病过程中发挥了重要作用。腹腔注射脂多糖诱导模型是公认的炎症相关抑郁症动物模型。研究[8]证实，腹腔注射脂多糖后小鼠体内可发生炎症级联反应，释放炎症因子如IL-1β、IL-6、TNF-α等，在旷场及闭场实验中出现自主活动减少等症状。本研究采用单次腹腔注射脂多糖诱导小鼠产生抑郁样行为，研究结果显示，在规定时间内，模型组小鼠与对照组比较，移动总距离变短、水平活动穿格次数减少、悬尾不动时间延长，说明脂多糖诱导的抑郁模型构建成功。

玉米黄质是一种强抗氧化剂，可通过淬灭单线态氧、清除自由基等抗氧化行为来保护机体组织细胞，在预防老年性黄斑变性、预防白内障、减少癌症的发生中均发挥重要作用。Ying等[9]研究结果显示，玉米黄质具有明显的抗炎作用，因此常被用于炎症引起的疾病模型中。前额叶皮质是与认知、情绪及精神状态密切相关的脑区之一，其功能变化在抑郁症发病过程中扮演重要角色。本研究结果显示，玉米黄质可以明显降低前额叶皮质中IL-1β、IL-6、TNF-α炎症因子的表达，改善脂多糖诱导的抑郁样行为，增加大鼠自主活动性，以100 mg/kg的玉米黄质改善作用为著。因此认为，玉米黄质的抗炎抗氧化特性在改善抑郁样行为中发挥了重要作用，以高剂量的效果为佳；同时玉米黄质作为天然的食品来源色素，本身具有很高的营养价值，对人体无毒副作用，可以作为治疗抑郁症的一个潜在药物。

总之，玉米黄质预处理可降低抑郁模型小鼠IL-1β、IL-6、TNF-α表达量，改善小鼠的神经炎症状态，从而增强神经元的自我修复能力，达到抗抑郁的治疗效果，其具体作用机制尚需进一步探讨。