APP下载

中药对慢性温和不可预见性的应激抑郁症模型干预作用的研究现状

2022-11-14赵媛媛李瑜任梦媛王小兰黄河水利委员会黄河中心医院郑州450000河南中医药大学郑州450046

中南药学 2022年3期
关键词:可塑性抗抑郁海马

赵媛媛,李瑜,任梦媛,王小兰(.黄河水利委员会黄河中心医院,郑州 450000;.河南中医药大学,郑州 450046)

抑郁症是一种精神疾病,发病率逐年增加,其以心境低落为主要临床特征。据WHO 报道,2019年的数据显示我国抑郁症终身患病率已达3.4%,据此估计,共约有4400 万人罹患此病。

动物实验是抗抑郁药物筛选及机制研究的常用手段,常见的抑郁动物模型有几大类,包括应激抑郁模型、手术抑郁模型、转基因动物模型、产后抑郁动物模型和药物诱导模型。应激抑郁模型又包括行为绝望模型、获得性无助模型、慢性束缚应激模型、母婴分离模型、慢性不可预知性的应激模型、慢性温和不可预见性的应激(CUMS)模型等。

近年来,抑郁症模型研究得到了极大的发展,采用利血平等药物造模已成为过去。如今,国内外学者多采用孤养加CUMS 来建立抑郁症模型,CUMS 抑郁模型与人类抑郁症的发生和发展最为接近,是一个经典的抑郁症动物模型,更适用于抑郁症病因学和相关基因研究以及药物筛选。CUMS 抑郁模型是通过模拟人类生活中的不良应激事件,从而诱发动物抑郁样症状,制备方法主要是反复无规律地给予啮齿动物一系列不可预知的温和刺激,应激源包括:禁水禁食、冰水游泳、昼夜弹道、潮湿垫料、夹尾、电击足底、倾斜鼠笼等,需要结合行为学指标和生化指标综合评价。此外,CUMS 抑郁模型制备容易受应激源的种类、动物品系以及性别等因素影响。

中药因不良反应少、多效应、多靶点等特点,在药物研发以及抗抑郁的临床治疗中发挥较大优势,研究中药在该模型下的抗抑郁作用及其作用机制具有现实意义。因此本文对近几年来,采用CUMS 抑郁模型研究中药抗抑郁作用的实验进行总结,综述如下。

1 中药对CUMS 抑郁模型行为学指标的影响

旷场实验(OFT)、悬尾实验(TST)和强迫游泳实验(FST)经常用于探究动物行为及情绪。OFT 中装置内画有虚拟的方格,将小鼠置于中央区,记录小鼠穿越格子数目及对应耗时。TST 是通过固定小鼠尾部,使其处于倒挂状态,进而观察运动情况,并记录静止不动时间。FST 是将小鼠置于盛有温水的容器内,观察其游泳状态,并记录小鼠停止不动的时间。李陆等采用CUMS抑郁模型,通过TST 和FST 评价酸枣仁合欢方皂苷部位及其主要成分的抗抑郁作用,结果发现酸枣仁合欢方组小鼠的TST 不动时间、FST 不动时间显著减少。Zhang 等采取CUMS 诱导的抑郁症小鼠模型探讨黄芩苷抗抑郁样作用和可能的分子机制,观察到黄芩苷组小鼠OFT 和TST 中不动时间明显减少,表明黄芩苷可以有效改善慢性应激小鼠的抑郁行为。Yan 等发现逍遥散能明显缩短抑郁小鼠在OFT 和TST 中的不动时间,具有显著的抗抑郁作用。

2 中药对CUMS 抑郁模型生化指标的影响

2.1 神经递质系统

神经递质包括乙酰胆碱、单胺类神经递质[如多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)和五羟色胺(5-HT)]、氨基酸类递质(如谷氨酸、甘氨酸、

γ

-氨基丁酸和天门冬氨酸)、肽类递质[如阿片样肽、胃肠肽、P 物质(SP)、神经降压素、神经肽Y、血管紧张素Ⅱ]。关于神经递质与抑郁症的关系,涉及到单胺假说和受体假说。单胺假说学说认为抑郁症的发生主要与脑内单胺类神经递质功能失衡有关,能提高突触间隙中DA、NE和5-HT 浓度的药物就可以治疗抑郁症。受体假说认为抑郁症与脑内受体功能改变有关,5-HT 受体(5-HT、5-HT)、谷氨酸受体(NMDA)和

γ

-氨基丁酸受体(GABAA)参与抑郁症发病,在抑郁症的治疗中,激活或阻断神经递质受体可影响脑中神经递质的活动。

北五味子水提物可通过提高海马中神经递质含量和5-HT 转运蛋白(SERT)、5HT蛋白表达水平来发挥抗抑郁作用。薛剑等实验发现给予百合地黄汤能抑制单胺氧化酶活性,升高大鼠单胺类神经递质的含量。刘英等通过高效液相色谱法和Western blot 法分别测定海马5-HT 浓度和5-HT1表达来探讨柴胡疏肝散的抗抑郁作用,其机制可能与影响海马5-HT 水平及5-HT受体表达有关。路腾飞等研究验证了柴胡-白芍药对明显的抗抑郁作用,且进一步比较了柴胡-白芍药对、单用柴胡和单用白芍的抗抑郁作用,发现柴胡-白芍药对的抗抑郁作用更优,且其通过升高NE 和5-HT,降低5-H的水平而起到抗抑郁的作用。

在抑郁症发生中,除了经典的神经递质的含量有变化外,在某些脑区域肽类神经递质含量也会发生改变,其与抑郁症的关系也是现在最受关注的研究之一。SP 参与抗抑郁、抗焦虑、学习记忆、神经变性和神经保护等多种生理和病理过程,并可调节神经元兴奋性、神经内分泌功能。张福华研究了逍遥散对抑郁模型大鼠血浆神经肽(NPY)、SP 和生长抑素(SS)含量的影响,发现逍遥散抗抑郁机制可能与调节血浆中NPY、SP、SS 水平有关。

β

-内啡肽作为主要的内阿片样物质,参与欣快、报酬行为等情绪调节活动,周庆莹等检测了抑郁模型大鼠血清皮质醇(CORT)、

β

-内啡肽含量来观察解郁开心丹对两者的影响,发现其可能是通过降低血清CORT 水平,升高

β

-内啡肽含量来实现抗抑郁作用的。

2.2 神经内分泌轴

下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA 轴)在应激反应中具有核心的作用,同时额叶(PFC)、海马和杏仁核都参与了应激反应的共同通路HPA 轴的调节。应激源可通过神经元兴奋下丘脑局部环路,再通过抑制性神经元GABA 抑制下丘脑室旁核(PVN);也可通过NA、DA、5-HT 直接兴奋PVN,从而激活HPA 轴。HPA 轴产生大量的糖皮质激素,进入脑后可使海马发生萎缩,引发抑郁,因此对中药抗抑郁作用研究集中在对HPA轴功能的影响上。李旻在给予合欢花水提物后,用ELISA 法测定大鼠血清促肾上腺皮质激素(ACTH)及CORT 含量,结果显示合欢花组大鼠血清CORT 和ACTH 含量降低,提示合欢花水提物抗抑郁机制可能与调节HPA 轴的功能有关。苏美庆等发现熊果酸能提高CUMS 抑郁小鼠糖水偏好和自主运动时间,并降低强迫游泳不动时间,表明其有抗抑郁作用,作用机制可能与抑制HPA 轴的亢进有关。温阳解郁汤可改善抑郁大鼠的抑郁行为和高浓度CORT 对大脑的损害,其作用机制可能与调节HPA 轴有关。

2.3 对神经炎症的影响

有研究发现通过使用小胶质细胞激活抑制剂米诺环素可以缓解由脂多糖(LPS)诱导的抑郁样症状,同时小胶质细胞诱导激活的吲哚胺2,3-双加氧化酶(IDO)参与由LPS 和其他免疫反应诱发的抑郁状态的发生和发展过程,这些证据可以支持小胶质细胞参与了抑郁症的发生。小胶质细胞是中枢神经系统最小的免疫细胞,具有修复神经元和清除受损因子的功能,中枢神经系统的发育和维持依赖于其调控作用。小胶质细胞活化会产生细胞因子白介素1

β

(IL-1

β

)、白介素6(IL-6)、肿瘤坏死因子(TNF-

α

)等参与炎症,被认为是中枢神经系统免疫激活的关键细胞。一些中药的抗抑郁作用可能与其自身的抗炎作用有关,如可以通过改善炎症因子水平、抑制炎症信号通路激活、修复神经细胞、改善神经递质代谢等发挥抗抑郁的作用。梁如等发现交泰丸治疗抑郁大鼠的机制可能与下调机体内促炎细胞因子和上调抗炎细胞因子表达有关。Ye 等研究黄连解毒汤对CUMS 抑郁模型大鼠的影响,发现黄连解毒汤可以降低海马中诱导型一氧化氮合酶(iNOS)、IL-6、IL-10 和TNF-

α

等炎症细胞因子水平,同时表明其可能通过降低小胶质细胞的数量和减少炎症因子来发挥抗抑郁的效应。张聪等探讨了葛根素对CUMS 诱导的大鼠抑郁样行为的影响及其作用机制,葛根素的作用机制可能与缓解海马氧化应激水平和炎症反应相关。李国樑等研究了五味子甲素对CUMS 诱导的大鼠抑郁样行为的影响并初步探讨了其作用机制,发现其作用机制可能与缓解海马氧化应激水平和炎症反应相关。木犀草素对CUMS 所致小鼠脑组织氧化应激损伤具有明显的改善作用。

3 中药对CUMS 抑郁模型作用机制的研究

3.1 中药对CUMS 抑郁模型神经营养因子的影响

神经营养因子包括脑源性神经营养因子(BDNF)、神经营养因子受体-

α

(GFRa)、成纤维细胞生长因子(FGF)和血管内皮生长因子(VEGF)等,它们可以为神经元提供营养,维持成熟神经元的存活。其中,BDNF 在海马中高表达,保护神经元的分裂和存活,促进神经纤维生长,调控并促进海马神经元轴突和树突的生长和结构重塑,因此,其在抑郁症的病理生理学机制中被广泛研究。李成付等探讨陈皮提取物对CUMS 抑郁模型小鼠的行为和对BDNF 表达水平的影响,发现陈皮提取物改善小鼠的抑郁行为可能与增加海马BDNF 有关。翟俊乐通过建立CUMS 抑郁模型大鼠发现萱草花提取物可能是通过升高脑内5-HT、DA 水平,抑制HPA 轴的过度亢进,对海马的神经营养作用和氧化应激损伤保护作用产生抗抑郁作用的。奔气方,可改善抑郁大鼠抑郁症状及自主活动能力,提高大鼠血清BDNF 水平。芦晔针对BDNF 下游的Rac1-LIMK1-Cofilin 通路来探讨化浊解毒疏肝方对CUMS 小鼠的抗抑郁作用的机制,发现其可能是增加BDNF 分泌,激活Rac1-LIMK1-Cofilin 通路相关蛋白的表达,促进肌动蛋白的磷酸化,从而改善神经可塑性,对神经元细胞生长、分化及结构起到保护作用。

3.2 中药对CUMS 抑郁模型自噬与凋亡的影响

凋亡和自噬可介导多种疾病的发生,同样也可参与抑郁症。自噬是近年来新发现的细胞死亡方式,在生理条件下,细胞的自噬是多种受损蛋白、细胞器被溶酶体吞噬、降解和再利用的过程,能够维持细胞内环境稳定。目前,对于抑郁症中神经元自噬研究出现正向和负向两种调节方式,神经元自噬很难解释清楚药物的作用机制,因此,在此类方向上的研究还需要根据药物应激强弱及药物对机体信号通路转导途径的影响进一步验证。

人参皂苷Rg可以抑制海马体CA1 区细胞凋亡与炎症对抑郁症大鼠起到神经保护作用。张胜等通过HE 染色和Tunel 法分别观察脑海马区病理损伤和检测细胞凋亡,并用Western blot法检测凋亡和自噬相关蛋白的表达来探究山柰酚对CUMS 抑郁模型大鼠海马神经元的作用及机制,结果提示山柰酚能减轻CUMS 抑郁症模型大鼠海马神经元的损伤。王睿等发现补阳还五汤能减轻海马CA3 区神经元损伤和抑制神经元凋亡,该方抗抑郁机制可能与神经保护作用有关。无论是凋亡还是自噬,中药在改善CUMS 抑郁方面均表现出对海马神经元的保护作用,在细胞自噬方面,可以用机体应激强弱来解释自噬的双向调节作用,从而起到对神经元细胞的保护作用;在细胞凋亡方面,中药可以抑制神经元细胞凋亡,来改善刺激对神经元的损伤。

3.3 中药对CUMS 抑郁模型突触可塑性的影响

海马神经元的突触可塑性变化可能是抑郁症发病的重要机制之一,突触形态结构的可塑性、传递效能的可塑性及发育的可塑性构成了突触的可塑性,涉及多个突触传递效能的物质(如NMDA 受体、Ca、AMPA 受体等)和突触可塑性相关蛋白(如突触后致密物PSD95、神经生长相关蛋白GAP-43、突触素SYN-1)。范琪琪等通过Western blot 法检测海马突触蛋白PSD95 和GluR1 蛋白的表达来研究柴胡疏肝散对抑郁大鼠突触可塑性的影响,结果表明柴胡疏肝散可以增加模型大鼠海马突触蛋白PSD95 和GluR1 蛋白表达来改善突触功能,进而发挥抗抑郁的作用。赵霞等研究五乙酰栀子苷对CUMS 大鼠抑郁样行为的影响及机制,采用Western blot 法检测下丘脑PSD95、SYP 及微管相关蛋白2(MAP2)表达的水平,结果显示五乙酰栀子苷能不同程度地降低上述蛋白水平。

3.4 中药对CUMS 抑郁模型脑肠轴的影响

脑肠轴描述了中枢神经系统(CNS)和胃肠道之间的复杂双向系统。动物模型和临床研究表明,肠道微生物群可能在中枢神经系统功能中起着至关重要的作用。肠道微生物被认为是脑肠轴的一个重要组成部分,在多个层次上发挥控制作用,但其和大脑相互作用的机制尚不完全清楚,可能与应激引起的漏肠有关。Wang 等使用CUMS 小鼠抑郁模型初步研究了肠道菌群对缬草总鸢尾酮抗抑郁作用的影响,发现缬草总鸢尾酮的抗抑郁作用可能与肠道菌群的结构以及大脑和肠道中5-HT、NE、SP 和CRF 的调节有关。

4 中药抗抑郁相关通路的研究

抑郁症的发病机制复杂,而中药在抗抑郁治疗中是多靶点、多途径的。近几年来,中药的抗抑郁机制研究主要围绕在调节单胺类神经递质、调节免疫细胞因子、调节神经内分泌、调节神经营养因子及保护神经元、调节微生物-肠-脑轴功能等方面。但中药的抗抑郁作用仍缺少深入系统性研究,尤其是作用机制的探索仍不够深入,所以从多个靶标入手研发抗抑郁中药将成为研究热点所在,这就涉及到对抗抑郁相关通路的研究。众所周知,BDNF 与突触功能有关,而且大部分通路最终均是激活BNDF 来起到治疗CUMS 抑郁症作用的。

4.1 BNDF-PI3K-Akt 信号通路

PI3K-Akt 信号通路是调节机体内细胞存活、分化及凋亡的重要信号通路之一,该通路是BDNF/酪氨酸激酶受体B(TrkB)的下游信号通路,在抑郁症以及抗抑郁中药作用机制研究中的作用逐渐被人们关注。有文献指出:雷帕霉素靶蛋白(mTOR)、糖原合成酶激酶-3

β

(GSK-3

β

)、叉头转录因子O(FoxO)是该通路的关键靶标,主要通过参与神经营养因子释放、海马神经元存活、谷氨酸能系统和线粒体功能、糖和脂质代谢等过程参与抑郁症的发生。在CUMS 抑郁模型下,研究PI3K-Akt 信号通路的中药复方/制剂有小柴胡汤、开心散、百事乐胶囊,单味中药有五味子、石菖蒲,中药单体成分有白藜芦醇、五味子素、甘草素、大黄素、苦参碱。

4.2 BNDF-NMDA-NO/cGMP 信号通路

越来越多的研究支持谷氨酸在情绪障碍和抗抑郁作用中有着重要作用。NMDA 受体是离子型谷氨酸受体的一个亚型,一般由两个NR1 亚基和两个NR2 亚基(主要是NR2A 或NR2B)组成的异源四聚体,与轴突发育、形成、修饰及突触可塑性密切相关,海马部位突触存在大量的NMDA受体,该受体可以被NMDA 激活后使Ca内流,进而激活一系列细胞内Ca依赖性信号通路,如Ca/钙调蛋白/钙调蛋白依赖的蛋白激酶(Ca/Ca M/Ca MKⅡ)通路。同时诱导一氧化氮合酶(NOS)催化

L

-精氨酸合成NO,引起NO-cGMP 信号传导。NO 在中枢神经系统中也起着重要作用,它参与神经递质的释放,从而影响突触可塑性。cGMP 与CREB 磷酸化有关,而

CREB

是抗抑郁药的重要靶基因,因此,降低NO 和cGMP 水平可起到抗抑郁作用。近几年有学者认为NO/cGMP 通路参与了抑郁症的病理生理过程,其调控可能是一种新的药理作用靶点,对其研究也日益增多。雒明池等研究的交泰丸是由黄连和肉桂两味药组成,临床主要用于治疗失眠,其可能通过NO-cGMP 信号转导通路来发挥抗抑郁作用的。沈琴琴研究了越鞠甘麦大枣汤产生抗抑郁作用的机制可能是通过NMDANO-cGMP 信号通路介导的。

4.3 BDNF-TrkB-Rac1-cofilin 通路

Rac1-cofilin 通路也可通过BDNF 介导。Rac1的活化依赖于BDNF 受体TrkB 的S478 磷酸化,激活的Rac1 通过上调下游的丝切蛋白(cofilin)磷酸化水平来进行细胞骨架的重构,该通路维持神经元突触结构的可塑性起重要作用。芦晔通过免疫印迹法和实时定量PCR 检测小鼠海马组织BDNF、TrkB、Rac1、p-cofilin 蛋白水平,结果表明化浊解毒疏肝方的抗抑郁作用机制可能是通过高表达的BDNF 及其受体激活了Rac1-cofilin通路,影响突触可塑性进而发挥作用的。

4.4 BNDF-TrkB-MAPK-ERK 通路

MAPKs 信号通路广泛存在于生命有机体细胞中,在神经突触的可塑性和重塑过程中起到重要作用。同样,MAPKs 是BDNF 的下游通路之一,可能与抑郁症也有一定的关系。赵利芹认为MKP-1 及MAKP 信号通路在抑郁症中起着至关重要的作用,用免疫印迹法检测CUMS 大鼠海马 MKP-1 及 MAKP 各亚族蛋白(p-ERK/ERK,p-JNK/JNK,p-p38/p38)的表达量。袁丽指出:MAPK/RSK 通路可调节神经元的增长、凋亡以及突触可塑性,其中,ERK1/2 信号通路是各种MAPK 通路中与抑郁症关系最为密切的,在中枢神经系统学习和记忆功能中发挥重要作用,所以其研究了ERK1/2-RSK-CREB 信号通路来探讨百合知母汤的抗抑郁作用机制。p38MAPK 可影响多种细胞因子产生,ERK5 对细胞生存、增殖和分化起着极其重要的作用,邱娟着重研究柴胡疏肝散及其拆方对CUMS 抑郁模型大鼠脑组织p38MAPK 和ERK5 表达的影响,结果提示:柴胡疏肝散可有效抑制p38MAPK、激活ERK5 信号通路达到抗抑郁作用。可见,研究MAPK 信号通路是探讨抗抑郁中药在CUMS 抑郁模型下机制的有效途径之一。

5 结语

抑郁症的发病因素多种多样,而中药成分复杂,作用靶点多,发掘有抗抑郁作用的中药是寻找治疗抑郁症药物的方向。在CUMS 抑郁模型下研究中药抗抑郁的作用机制是多方面的,包括对神经递质、神经内分泌、神经营养因子、炎症因子、氧化应激、凋亡和自噬、突触可塑性和脑-肠轴等的研究。同时,对中药抗抑郁作用相关信号通路转导的研究也备受关注,神经营养因子BDNF 和突触可塑性通路,可以通过PI3K-Akt信号通路和Rac1-cofilin 信号通路来研究BDNF下游相关蛋白,通过Ca/Ca M/Ca MKⅡ和MAPK-RSK-CREB 信号通路来研究BDNF 上游相关蛋白,通过NMDR-NO-cGMP 信号通路研究突触传递等。综上,可以发现中药可以通过信号转导通路激活BDNF 受体,保护神经元细胞,重塑突出的可塑性,从而改善抑郁症。我们可以根据此类靶点,设计有效的生物学评价体系,迅速筛选出具备潜在抗抑郁活性的药物,并进一步构建评价体系与验证药效。

猜你喜欢

可塑性抗抑郁海马
海马
解读抑郁症的认知与治疗误区
钢结构在建筑装饰工程中的运用
认知的发展及衰退模式
浅谈写字教学
萌萌哒之长满痘痘的豆丁海马
串一串,语文阅读更精彩
孕妇服用抗抑郁药后代患孤独症概率翻倍
抗抑郁药与自闭症
抗抑郁药的合理使用