天然牛磺酸对急性抑郁模型小鼠的干预作用

张晓富，周 茜，袁 静，韩 雪，王 颉，赵 文

（河北农业大学食品科技学院 河北省农产品加工工程技术中心 河北保定 071001）

抑郁症是以抑郁为主要症状的一种常见病，随着抑郁症发病率的急剧增加，关于抑郁症的研究成为近年来的热点。抑郁症的病因和发病机制非常复杂，目前市场上用来治疗抑郁症的药物大多以增加神经递质的含量发挥其治疗效果，然而，此类药物并不能用于治疗所有抑郁症，且具有药效延期的特性，抑郁症状严重的患者服用存在一定风险。有些抗抑郁药物还存在一定副作用，会对患者心血管系统造成一定程度的损伤[1-2]。开发安全有效的预防、治疗抑郁症的药物和营养补充剂一直是研究的热点。

牛磺酸是一种广泛分布于动物及人体器官中的功能性物质，其在中枢神经系统中含量最丰富。天然牛磺酸广泛存在于海鱼、贝类等海生动物体内，并主要以游离状态存在[3-5]。海洋生物是较好的天然牛磺酸提取原料，具有广阔的发展前景。近年来，有关牛磺酸功效的研究主要包括对心血管、神经和消化系统的保护作用，比如缓解疲劳[6]，改善肝损伤[7]，改善乙醇引起的焦虑[8]等。然而，关于其干预抑郁形成的研究证据尚不充分。本文采用急性应激模型中的行为绝望及利血平诱导的急性抑郁模型，研究天然牛磺酸对抗急性抑郁形成的效果及机制，为天然牛磺酸作为抗抑郁膳食补充剂的开发奠定基础。

1 材料和方法

1.1 实验动物

ICR 雄性小鼠，SPF 级，7～8 周龄，北京华阜康实验动物技术有限公司，许可证号：SCXK（京）2009-0004，适应性喂养3 d 后进行实验。

1.2 试验材料与试剂

天然牛磺酸（牡蛎提取，纯度≥99.9%），上海康丁生物科技有限公司；利血平，天津金耀药业有限公司；氟西汀，法国Patheon France。

所有ELISA 试剂盒均购自武汉博士德生物有限公司。

1.3 试验仪器

小型动物电子体温计，广州新代生物科技有限公司；无盖纸箱（72 cm×72 cm×30 cm）；小鼠游泳水槽（15 cm×15 cm×20 cm）；Scientz-48 高通量组织研磨器，宁波新芝生物科技股份有限公司；1500-823 型全波长扫描酶标仪，美国Thermo Scientific 公司。

1.4 实验方法

1.4.1 行为绝望实验 小鼠随机分成5 组，每组10 只。3 个天然牛磺酸剂量组（0.5，1，2 g/kg bw），同时设溶剂对照组（蒸馏水）和阳性对照组（氟西汀10 mg/kg bw）。

灌胃给药第8，9，10 天分别进行悬尾、强迫游泳、矿场行为学实验。

1.4.2 利血平诱导的抑郁实验 将小鼠按1.4.1节所述分组，同时增设模型组（灌胃蒸馏水），连续14 d。末次灌胃0.5 h 后溶剂对照组腹腔注射生理盐水，其余组腹腔注射利血平（2.5 mg/kg bw），注射后1 h 观察各组动物眼睑下垂情况，3 h 后测肛温、出圈率。

记录动物体重，收集血清、血浆，处死动物，取脑组织称重。酶标仪测定血清中的促肾上腺皮质激素（ATCH）、脑源性神经营养因子（BDNF）、血浆皮质醇（COR）。利用匀浆仪制备10%的脑匀浆，酶标仪检测脑匀浆的五羟色胺（5-HT）、去甲肾上腺素（NE）、多巴胺（DA）、单胺氧化酶（MAO）、促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）水平。

1.4.3 行为学指标

1.4.3.1 悬尾、强迫游泳、矿场实验 灌胃给药第8，9，10 天，结束灌胃1 h 后，进行悬尾、强迫游泳、矿场行为学实验，方法参照本团队前期建立的行为学方法[9]。

1.4.3.2 眼睑下垂 眼睑下垂程度判断标准：完全睁开0 度；1/4 下垂1 度；1/2 下垂2 度；3/4 下垂3 度；完全闭合4 度[9-10]。

1.4.3.3 测肛温 在小鼠肛门1 cm 处测量肛温。

1.4.3.4 测量出圈率 在直径7.5 cm 的白纸圆圈内观察15 s 内每只小鼠是否出圈，记录出圈只数，计算各组动物的出圈率。

1.5 数据处理

实验数据通过SPSS Statistics 25 进行统计分析，行为学及血清指标均以“平均数±标准差”（±s）表示。

2 结果和分析

2.1 天然牛磺酸对行为绝望小鼠干预作用

如图1a 结果所示，中剂量（1 g/kg bw）和高剂量（2 g/kg bw）天然牛磺酸组的悬尾不动时间均极显著低于正常小鼠（P＜0.01）；且低剂量组极显著高于氟西汀对照组，中剂量组与其无显著性差异，高剂量组显著降低（P＜0.05）。表明低剂量（0.5 g/kg bw）天然牛磺酸组与氟西汀缩短小鼠悬尾不动时间的效果具有一定差距，中剂量组则与阳性对照组相当，高剂量组效果优于阳性对照组。

如图1b 结果所示，与溶剂对照组比较，天然牛磺酸中剂量组的游泳不动时间显著降低（P＜0.05），高剂量组极显著降低（P＜0.01）。与氟西汀对照组相比，各剂量组均无显著性差异，表明在实验剂量范围内，天然牛磺酸可缩短游泳不动时间，且具有剂量依赖性。

如图1c 结果所示，与溶剂对照组相比，中剂量（1 g/kg bw）天然牛磺酸组的水平、垂直运动次数显著升高（P＜0.05），高剂量组的水平、垂直运动次数极显著升高（P＜0.01），表明在实验剂量范围内，天然牛磺酸可升高水平、垂直运动次数，且具有剂量依赖性。与氟西汀对照组相比，高剂量的天然牛磺酸可显著提高垂直运动次数（P＜0.05），表明中、高剂量组牛磺酸在提高小鼠自主运动水平上与阳性对照组的作用效果接近。

图1 天然牛磺酸对行为绝望小鼠干预作用的影响（±s，n=10）Fig.1 Interventional effect of natural taurine on behavioral despair in mice（±s，n=10）

2.2 天然牛磺酸对利血平诱导抑郁模型小鼠体重、脑重的影响

如图2结果所示，溶剂对照组、模型组、氟西汀对照组小鼠的体重和脑重相比，均无显著性差异。牛磺酸干预后，小鼠的体重和脑重均未出现显著性差异（P>0.05）。表明牛磺酸的干预对抑郁小鼠体重和脑重均无明显影响。

图2 天然牛磺酸对小鼠体重和脑重的影响（±s，n=10）Fig.2 Effects of natural taurine on body weight and brain weight in mice（±s，n=10）

2.3 天然牛磺酸对利血平诱导抑郁模型小鼠眼睑下垂度、体温、出圈率的影响

如图3结果所示，溶剂对照组和模型组动物的眼睑下垂度、体温均存在极显著差异（P＜0.01），表明抑郁模型小鼠在眼睑下垂度、体温方面抑郁症状明显；阳性对照组眼睑下垂度也极显著低于模型组（P＜0.01），同时体温也极显著升高（P＜0.01）；与模型组相比，牛磺酸中、高剂量组眼睑下垂度分别显著性降低（P＜0.05）和极显著性降低（P＜0.01），各剂量组小鼠的体温均未表现出差异性。结果表明天然牛磺酸中、高剂量组可以缓解抑郁小鼠眼睑下垂情况。各组小鼠出圈率均为100%，表明利血平诱导的小鼠模型在出圈率试验中未表现出明显的抑郁症状。

图3 牛磺酸对小鼠眼睑下垂度、体温、出圈率的影响（±s，n=10）Fig.3 Effects of natural taurine on blepharoptosis，body temperature and exit rate in mice（±s，n=10）

2.4 天然牛磺酸对利血平诱导抑郁模型小鼠5-HT、DA、NE 的影响

如图4结果所示，与正常小鼠相比，模型组小鼠的5-HT、DA、NE 均极显著性降低（P＜0.01）。与抑郁小鼠比较，中剂量（1 g/kg bw）天然牛磺酸组的NE、DA 均显著升高（P＜0.05），高剂量（2 g/kg bw）5-HT、NE 分别显著性升高（P＜0.05）和极显著性升高（P＜0.01）。结果表明天然牛磺酸对抑郁具有干预效果，且其干预作用呈剂量依赖性。与氟西汀对照组比较可知，高剂量的天然牛磺酸与氟西汀的干预效果相当。

图4 天然牛磺酸对小鼠脑组织5-HT（a）、DA（b）和NE（c）含量的影响（±s，n=10）Fig.4 Effects of natural taurine on 5-HT（a），DA（b） and NE（c） contents in brain of mice（±s，n=10）

2.5 天然牛磺酸对利血平诱导抑郁模型小鼠MAO 和BDNF 的影响

如图5结果所示，与溶剂对照组相比，模型组小鼠的MAO 极显著升高（P＜0.01），BDNF 极显著降低（P＜0.01）。牛磺酸干预后，与模型组相比，牛磺酸低剂量组的MAO 显著降低（P＜0.05），中、高剂量组的MAO 极显著降低（P＜0.01），高剂量组BDNF 极显著升高。结果表明牛磺酸可以通过改善MAO 酶活和BDNF 水平来改善抑郁，且高剂量组降低MAO、升高BDNF 的作用与阳性药物相当。

图5 天然牛磺酸对小鼠MAO 活力（a）、BDNF（b）含量的影响（±s，n=10）Fig.5 Effects of natural taurine on MAO（a） and BDNF（b） contents in mice（±s，n=10）

2.6 天然牛磺酸对利血平诱导抑郁模型小鼠CRF、ACTH 和COR 的影响

如图6结果所示，模型组小鼠CRF、ACTH、COR 均极显著高于正常小鼠（P＜0.01），表明造模成功。与模型组相比，低剂量的天然牛磺酸可以显著降低ACTH、COR 水平（P＜0.05），中剂量（1 g/kg bw）和高剂量（2 g/kg bw）组的CRF、ACTH、COR 均极显著降低（P＜0.01）。结果表明天然牛磺酸有一定的干预抑郁作用。与氟西汀对照组比较可知，中、高剂量组牛磺酸降低CRF、ACTH、COR作用与阳性对照组相当。

图6 天然牛磺酸对小鼠血清CRF（a）、ACTH（b）和血浆COR（c）含量的影响（±s，n=10）Fig.6 Effects of natural taurine on CRF（a），ACTH（b） and COR（c） contents in blood of mice（±s，n=10）

3 讨论

悬尾、强迫游泳实验是通过急性应激诱导的行为绝望抑郁的经典模型，对大部分治疗抑郁的药物均比较敏感。悬尾实验中被悬尾的小鼠为克服倒悬体位而不停挣扎，随之陷入行为绝望状态[11-12]。强迫游泳可使动物面对不可避免的恶劣环境，逐渐产生绝望状态的一种行为学实验[13-14]。旷场实验通过小鼠自主活动的情况，可以筛选出更可靠的抗抑郁药物[15]。本研究结果表明，天然牛磺酸在1，2 g/kg bw 剂量条件下，可以显著减少小鼠悬尾、强迫游泳不动时间，并增加小鼠的自主活动量，且存在剂量依赖性。结果表明天然牛磺酸对急性抑郁具有一定的干预作用。

利血平诱导急性抑郁症也是常用的抑郁模型之一[16]。利血平作为一种降压药，其副作用会对神经递质水平产生直接影响，出现由于激素水平下降而引起的眼睑下垂，体温下降，运动不能等假性抑郁症状[17-18]。本实验研究发现，天然牛磺酸可以缓解上述抑郁症状，表明其对利血平诱导的抑郁模型动物的抑郁症状具有一定的改善作用。

单胺类神经递质假说、HPA 轴假说和BDNF 假说在抑郁症发病机制的研究中被广泛认可。利血平作为一种囊泡再摄取剂，它可以通过阻碍神经末梢内囊泡对神经递质的摄取，使中枢神经系统突触间隙5-HT、DA、NE 等单胺类神经递质耗竭，引起运动不能或者体温降低等行为以及生理上的改变，从而造成抑郁症[19-20]。HPA 轴参与控制应激反应，是神经内分泌系统的重要组成部分。在应激状态时，肾上腺功能紊乱，负反馈机制被破坏，使下丘脑能够分泌CRF 不断升高，CRF 可作用于脑垂体前叶，促使机体内ACTH 分泌增强，接着ACTH 再作用于肾上腺，最终导致COR 过度分泌[21-22]，造成海马齿状回部神经元损伤，引起中枢单胺递质紊乱，最终引发或加重抑郁症[23]。BDNF广泛存在于中枢和外周神经系统，它具有神经保护和抗细胞凋亡的作用，BDNF 水平的升高可以保护海马神经神经元，防治神经元萎缩，有研究表明，单胺类神经递质的含量与BDNF 的表达有关，5-HT 等递质可以调控BDNF 的表 达[24]，BDNF 也可以保护5-HT 等神经元，BDNF 的水平与抑郁程度呈负相关[25]。本实验发现天然牛磺酸可以逆转利血平诱导的急性抑郁模型小鼠单胺类神经递质含量的下降，天然牛磺酸可以显著提高小鼠脑组织中NE、DA、5-HT 的含量，同时BDNF 含量也升高，表明天然牛磺酸可以通过提高BDNF 含量，减少海马神经元的萎缩和神经细胞的凋亡，从而调节中枢神经系统单胺类神经递质的含量来改善抑郁。天然牛磺酸同时降低MAO 活性与过量的CRF、ACTH、COR，恢复肾上腺的功能。因此，行为绝望和利血平引起的急性抑郁小鼠的抑郁行为机制可能与相关神经递质浓度和功能的下降，HPA轴功能紊乱，负反馈调节机制被破坏以及BDNF含量下降有关，而天然牛磺酸可以逆转这些改变。

4 结论与展望

天然牛磺酸可以缩短模型动物的行为绝望时间，并且牛磺酸在1，2 g/kg bw 剂量条件下，可以缓解抑郁小鼠的眼睑下垂，同时升高脑组织中NE、DA、5-HT 含量，减少MAO 活性，提高BDNF水平，降低COR、ACTH、CRF 水平，表明天然牛磺酸具有预防抑郁症的作用。

现代社会，人们受到来自日常紧张工作和学习的长期压力，往往容易造成慢性抑郁。本文仅研究了牛磺酸对于急性抑郁的干预作用，而关于牛磺酸干预慢性抑郁的效果还有待继续研究。此外，本研究结果已经确定了牛磺酸对抗急性抑郁的功效，然而其具体干预机制并不明确。从代谢产物的角度去探讨疾病的干预机制是目前的研究热点。因此，在牛磺酸干预前、后，模型动物机体的代谢产物发生了哪些变化，这些差异代谢产物是否与改善抑郁有关，是需要进一步探讨的课题。