趙媛媛,李瑜,任夢媛,王小蘭(.黃河水利委員會黃河中心醫(yī)院,鄭州 450000;.河南中醫(yī)藥大學,鄭州 450046)
抑郁癥是一種精神疾病,發(fā)病率逐年增加,其以心境低落為主要臨床特征。據WHO 報道,2019年的數據顯示我國抑郁癥終身患病率已達3.4%,據此估計,共約有4400 萬人罹患此病。
動物實驗是抗抑郁藥物篩選及機制研究的常用手段,常見的抑郁動物模型有幾大類,包括應激抑郁模型、手術抑郁模型、轉基因動物模型、產后抑郁動物模型和藥物誘導模型。應激抑郁模型又包括行為絕望模型、獲得性無助模型、慢性束縛應激模型、母嬰分離模型、慢性不可預知性的應激模型、慢性溫和不可預見性的應激(CUMS)模型等。
近年來,抑郁癥模型研究得到了極大的發(fā)展,采用利血平等藥物造模已成為過去。如今,國內外學者多采用孤養(yǎng)加CUMS 來建立抑郁癥模型,CUMS 抑郁模型與人類抑郁癥的發(fā)生和發(fā)展最為接近,是一個經典的抑郁癥動物模型,更適用于抑郁癥病因學和相關基因研究以及藥物篩選。CUMS 抑郁模型是通過模擬人類生活中的不良應激事件,從而誘發(fā)動物抑郁樣癥狀,制備方法主要是反復無規(guī)律地給予嚙齒動物一系列不可預知的溫和刺激,應激源包括:禁水禁食、冰水游泳、晝夜彈道、潮濕墊料、夾尾、電擊足底、傾斜鼠籠等,需要結合行為學指標和生化指標綜合評價。此外,CUMS 抑郁模型制備容易受應激源的種類、動物品系以及性別等因素影響。
中藥因不良反應少、多效應、多靶點等特點,在藥物研發(fā)以及抗抑郁的臨床治療中發(fā)揮較大優(yōu)勢,研究中藥在該模型下的抗抑郁作用及其作用機制具有現(xiàn)實意義。因此本文對近幾年來,采用CUMS 抑郁模型研究中藥抗抑郁作用的實驗進行總結,綜述如下。
曠場實驗(OFT)、懸尾實驗(TST)和強迫游泳實驗(FST)經常用于探究動物行為及情緒。OFT 中裝置內畫有虛擬的方格,將小鼠置于中央區(qū),記錄小鼠穿越格子數目及對應耗時。TST 是通過固定小鼠尾部,使其處于倒掛狀態(tài),進而觀察運動情況,并記錄靜止不動時間。FST 是將小鼠置于盛有溫水的容器內,觀察其游泳狀態(tài),并記錄小鼠停止不動的時間。李陸等采用CUMS抑郁模型,通過TST 和FST 評價酸棗仁合歡方皂苷部位及其主要成分的抗抑郁作用,結果發(fā)現(xiàn)酸棗仁合歡方組小鼠的TST 不動時間、FST 不動時間顯著減少。Zhang 等采取CUMS 誘導的抑郁癥小鼠模型探討黃芩苷抗抑郁樣作用和可能的分子機制,觀察到黃芩苷組小鼠OFT 和TST 中不動時間明顯減少,表明黃芩苷可以有效改善慢性應激小鼠的抑郁行為。Yan 等發(fā)現(xiàn)逍遙散能明顯縮短抑郁小鼠在OFT 和TST 中的不動時間,具有顯著的抗抑郁作用。
γ
-氨基丁酸和天門冬氨酸)、肽類遞質[如阿片樣肽、胃腸肽、P 物質(SP)、神經降壓素、神經肽Y、血管緊張素Ⅱ]。關于神經遞質與抑郁癥的關系,涉及到單胺假說和受體假說。單胺假說學說認為抑郁癥的發(fā)生主要與腦內單胺類神經遞質功能失衡有關,能提高突觸間隙中DA、NE和5-HT 濃度的藥物就可以治療抑郁癥。受體假說認為抑郁癥與腦內受體功能改變有關,5-HT 受體(5-HT、5-HT)、谷氨酸受體(NMDA)和γ
-氨基丁酸受體(GABAA)參與抑郁癥發(fā)病,在抑郁癥的治療中,激活或阻斷神經遞質受體可影響腦中神經遞質的活動。北五味子水提物可通過提高海馬中神經遞質含量和5-HT 轉運蛋白(SERT)、5HT蛋白表達水平來發(fā)揮抗抑郁作用。薛劍等實驗發(fā)現(xiàn)給予百合地黃湯能抑制單胺氧化酶活性,升高大鼠單胺類神經遞質的含量。劉英等通過高效液相色譜法和Western blot 法分別測定海馬5-HT 濃度和5-HT1表達來探討柴胡疏肝散的抗抑郁作用,其機制可能與影響海馬5-HT 水平及5-HT受體表達有關。路騰飛等研究驗證了柴胡-白芍藥對明顯的抗抑郁作用,且進一步比較了柴胡-白芍藥對、單用柴胡和單用白芍的抗抑郁作用,發(fā)現(xiàn)柴胡-白芍藥對的抗抑郁作用更優(yōu),且其通過升高NE 和5-HT,降低5-H的水平而起到抗抑郁的作用。
在抑郁癥發(fā)生中,除了經典的神經遞質的含量有變化外,在某些腦區(qū)域肽類神經遞質含量也會發(fā)生改變,其與抑郁癥的關系也是現(xiàn)在最受關注的研究之一。SP 參與抗抑郁、抗焦慮、學習記憶、神經變性和神經保護等多種生理和病理過程,并可調節(jié)神經元興奮性、神經內分泌功能。張福華研究了逍遙散對抑郁模型大鼠血漿神經肽(NPY)、SP 和生長抑素(SS)含量的影響,發(fā)現(xiàn)逍遙散抗抑郁機制可能與調節(jié)血漿中NPY、SP、SS 水平有關。β
-內啡肽作為主要的內阿片樣物質,參與欣快、報酬行為等情緒調節(jié)活動,周慶瑩等檢測了抑郁模型大鼠血清皮質醇(CORT)、β
-內啡肽含量來觀察解郁開心丹對兩者的影響,發(fā)現(xiàn)其可能是通過降低血清CORT 水平,升高β
-內啡肽含量來實現(xiàn)抗抑郁作用的。下丘腦-垂體-腎上腺軸(HPA 軸)在應激反應中具有核心的作用,同時額葉(PFC)、海馬和杏仁核都參與了應激反應的共同通路HPA 軸的調節(jié)。應激源可通過神經元興奮下丘腦局部環(huán)路,再通過抑制性神經元GABA 抑制下丘腦室旁核(PVN);也可通過NA、DA、5-HT 直接興奮PVN,從而激活HPA 軸。HPA 軸產生大量的糖皮質激素,進入腦后可使海馬發(fā)生萎縮,引發(fā)抑郁,因此對中藥抗抑郁作用研究集中在對HPA軸功能的影響上。李旻在給予合歡花水提物后,用ELISA 法測定大鼠血清促腎上腺皮質激素(ACTH)及CORT 含量,結果顯示合歡花組大鼠血清CORT 和ACTH 含量降低,提示合歡花水提物抗抑郁機制可能與調節(jié)HPA 軸的功能有關。蘇美慶等發(fā)現(xiàn)熊果酸能提高CUMS 抑郁小鼠糖水偏好和自主運動時間,并降低強迫游泳不動時間,表明其有抗抑郁作用,作用機制可能與抑制HPA 軸的亢進有關。溫陽解郁湯可改善抑郁大鼠的抑郁行為和高濃度CORT 對大腦的損害,其作用機制可能與調節(jié)HPA 軸有關。
β
(IL-1β
)、白介素6(IL-6)、腫瘤壞死因子(TNF-α
)等參與炎癥,被認為是中樞神經系統(tǒng)免疫激活的關鍵細胞。一些中藥的抗抑郁作用可能與其自身的抗炎作用有關,如可以通過改善炎癥因子水平、抑制炎癥信號通路激活、修復神經細胞、改善神經遞質代謝等發(fā)揮抗抑郁的作用。梁如等發(fā)現(xiàn)交泰丸治療抑郁大鼠的機制可能與下調機體內促炎細胞因子和上調抗炎細胞因子表達有關。Ye 等研究黃連解毒湯對CUMS 抑郁模型大鼠的影響,發(fā)現(xiàn)黃連解毒湯可以降低海馬中誘導型一氧化氮合酶(iNOS)、IL-6、IL-10 和TNF-α
等炎癥細胞因子水平,同時表明其可能通過降低小膠質細胞的數量和減少炎癥因子來發(fā)揮抗抑郁的效應。張聰等探討了葛根素對CUMS 誘導的大鼠抑郁樣行為的影響及其作用機制,葛根素的作用機制可能與緩解海馬氧化應激水平和炎癥反應相關。李國樑等研究了五味子甲素對CUMS 誘導的大鼠抑郁樣行為的影響并初步探討了其作用機制,發(fā)現(xiàn)其作用機制可能與緩解海馬氧化應激水平和炎癥反應相關。木犀草素對CUMS 所致小鼠腦組織氧化應激損傷具有明顯的改善作用。α
(GFRa)、成纖維細胞生長因子(FGF)和血管內皮生長因子(VEGF)等,它們可以為神經元提供營養(yǎng),維持成熟神經元的存活。其中,BDNF 在海馬中高表達,保護神經元的分裂和存活,促進神經纖維生長,調控并促進海馬神經元軸突和樹突的生長和結構重塑,因此,其在抑郁癥的病理生理學機制中被廣泛研究。李成付等探討陳皮提取物對CUMS 抑郁模型小鼠的行為和對BDNF 表達水平的影響,發(fā)現(xiàn)陳皮提取物改善小鼠的抑郁行為可能與增加海馬BDNF 有關。翟俊樂通過建立CUMS 抑郁模型大鼠發(fā)現(xiàn)萱草花提取物可能是通過升高腦內5-HT、DA 水平,抑制HPA 軸的過度亢進,對海馬的神經營養(yǎng)作用和氧化應激損傷保護作用產生抗抑郁作用的。奔氣方,可改善抑郁大鼠抑郁癥狀及自主活動能力,提高大鼠血清BDNF 水平。蘆曄針對BDNF 下游的Rac1-LIMK1-Cofilin 通路來探討化濁解毒疏肝方對CUMS 小鼠的抗抑郁作用的機制,發(fā)現(xiàn)其可能是增加BDNF 分泌,激活Rac1-LIMK1-Cofilin 通路相關蛋白的表達,促進肌動蛋白的磷酸化,從而改善神經可塑性,對神經元細胞生長、分化及結構起到保護作用。凋亡和自噬可介導多種疾病的發(fā)生,同樣也可參與抑郁癥。自噬是近年來新發(fā)現(xiàn)的細胞死亡方式,在生理條件下,細胞的自噬是多種受損蛋白、細胞器被溶酶體吞噬、降解和再利用的過程,能夠維持細胞內環(huán)境穩(wěn)定。目前,對于抑郁癥中神經元自噬研究出現(xiàn)正向和負向兩種調節(jié)方式,神經元自噬很難解釋清楚藥物的作用機制,因此,在此類方向上的研究還需要根據藥物應激強弱及藥物對機體信號通路轉導途徑的影響進一步驗證。
人參皂苷Rg可以抑制海馬體CA1 區(qū)細胞凋亡與炎癥對抑郁癥大鼠起到神經保護作用。張勝等通過HE 染色和Tunel 法分別觀察腦海馬區(qū)病理損傷和檢測細胞凋亡,并用Western blot法檢測凋亡和自噬相關蛋白的表達來探究山柰酚對CUMS 抑郁模型大鼠海馬神經元的作用及機制,結果提示山柰酚能減輕CUMS 抑郁癥模型大鼠海馬神經元的損傷。王睿等發(fā)現(xiàn)補陽還五湯能減輕海馬CA3 區(qū)神經元損傷和抑制神經元凋亡,該方抗抑郁機制可能與神經保護作用有關。無論是凋亡還是自噬,中藥在改善CUMS 抑郁方面均表現(xiàn)出對海馬神經元的保護作用,在細胞自噬方面,可以用機體應激強弱來解釋自噬的雙向調節(jié)作用,從而起到對神經元細胞的保護作用;在細胞凋亡方面,中藥可以抑制神經元細胞凋亡,來改善刺激對神經元的損傷。
海馬神經元的突觸可塑性變化可能是抑郁癥發(fā)病的重要機制之一,突觸形態(tài)結構的可塑性、傳遞效能的可塑性及發(fā)育的可塑性構成了突觸的可塑性,涉及多個突觸傳遞效能的物質(如NMDA 受體、Ca、AMPA 受體等)和突觸可塑性相關蛋白(如突觸后致密物PSD95、神經生長相關蛋白GAP-43、突觸素SYN-1)。范琪琪等通過Western blot 法檢測海馬突觸蛋白PSD95 和GluR1 蛋白的表達來研究柴胡疏肝散對抑郁大鼠突觸可塑性的影響,結果表明柴胡疏肝散可以增加模型大鼠海馬突觸蛋白PSD95 和GluR1 蛋白表達來改善突觸功能,進而發(fā)揮抗抑郁的作用。趙霞等研究五乙酰梔子苷對CUMS 大鼠抑郁樣行為的影響及機制,采用Western blot 法檢測下丘腦PSD95、SYP 及微管相關蛋白2(MAP2)表達的水平,結果顯示五乙酰梔子苷能不同程度地降低上述蛋白水平。
腦腸軸描述了中樞神經系統(tǒng)(CNS)和胃腸道之間的復雜雙向系統(tǒng)。動物模型和臨床研究表明,腸道微生物群可能在中樞神經系統(tǒng)功能中起著至關重要的作用。腸道微生物被認為是腦腸軸的一個重要組成部分,在多個層次上發(fā)揮控制作用,但其和大腦相互作用的機制尚不完全清楚,可能與應激引起的漏腸有關。Wang 等使用CUMS 小鼠抑郁模型初步研究了腸道菌群對纈草總鳶尾酮抗抑郁作用的影響,發(fā)現(xiàn)纈草總鳶尾酮的抗抑郁作用可能與腸道菌群的結構以及大腦和腸道中5-HT、NE、SP 和CRF 的調節(jié)有關。
抑郁癥的發(fā)病機制復雜,而中藥在抗抑郁治療中是多靶點、多途徑的。近幾年來,中藥的抗抑郁機制研究主要圍繞在調節(jié)單胺類神經遞質、調節(jié)免疫細胞因子、調節(jié)神經內分泌、調節(jié)神經營養(yǎng)因子及保護神經元、調節(jié)微生物-腸-腦軸功能等方面。但中藥的抗抑郁作用仍缺少深入系統(tǒng)性研究,尤其是作用機制的探索仍不夠深入,所以從多個靶標入手研發(fā)抗抑郁中藥將成為研究熱點所在,這就涉及到對抗抑郁相關通路的研究。眾所周知,BDNF 與突觸功能有關,而且大部分通路最終均是激活BNDF 來起到治療CUMS 抑郁癥作用的。
β
(GSK-3β
)、叉頭轉錄因子O(FoxO)是該通路的關鍵靶標,主要通過參與神經營養(yǎng)因子釋放、海馬神經元存活、谷氨酸能系統(tǒng)和線粒體功能、糖和脂質代謝等過程參與抑郁癥的發(fā)生。在CUMS 抑郁模型下,研究PI3K-Akt 信號通路的中藥復方/制劑有小柴胡湯、開心散、百事樂膠囊,單味中藥有五味子、石菖蒲,中藥單體成分有白藜蘆醇、五味子素、甘草素、大黃素、苦參堿。L
-精氨酸合成NO,引起NO-cGMP 信號傳導。NO 在中樞神經系統(tǒng)中也起著重要作用,它參與神經遞質的釋放,從而影響突觸可塑性。cGMP 與CREB 磷酸化有關,而CREB
是抗抑郁藥的重要靶基因,因此,降低NO 和cGMP 水平可起到抗抑郁作用。近幾年有學者認為NO/cGMP 通路參與了抑郁癥的病理生理過程,其調控可能是一種新的藥理作用靶點,對其研究也日益增多。雒明池等研究的交泰丸是由黃連和肉桂兩味藥組成,臨床主要用于治療失眠,其可能通過NO-cGMP 信號轉導通路來發(fā)揮抗抑郁作用的。沈琴琴研究了越鞠甘麥大棗湯產生抗抑郁作用的機制可能是通過NMDANO-cGMP 信號通路介導的。Rac1-cofilin 通路也可通過BDNF 介導。Rac1的活化依賴于BDNF 受體TrkB 的S478 磷酸化,激活的Rac1 通過上調下游的絲切蛋白(cofilin)磷酸化水平來進行細胞骨架的重構,該通路維持神經元突觸結構的可塑性起重要作用。蘆曄通過免疫印跡法和實時定量PCR 檢測小鼠海馬組織BDNF、TrkB、Rac1、p-cofilin 蛋白水平,結果表明化濁解毒疏肝方的抗抑郁作用機制可能是通過高表達的BDNF 及其受體激活了Rac1-cofilin通路,影響突觸可塑性進而發(fā)揮作用的。
MAPKs 信號通路廣泛存在于生命有機體細胞中,在神經突觸的可塑性和重塑過程中起到重要作用。同樣,MAPKs 是BDNF 的下游通路之一,可能與抑郁癥也有一定的關系。趙利芹認為MKP-1 及MAKP 信號通路在抑郁癥中起著至關重要的作用,用免疫印跡法檢測CUMS 大鼠海馬 MKP-1 及 MAKP 各亞族蛋白(p-ERK/ERK,p-JNK/JNK,p-p38/p38)的表達量。袁麗指出:MAPK/RSK 通路可調節(jié)神經元的增長、凋亡以及突觸可塑性,其中,ERK1/2 信號通路是各種MAPK 通路中與抑郁癥關系最為密切的,在中樞神經系統(tǒng)學習和記憶功能中發(fā)揮重要作用,所以其研究了ERK1/2-RSK-CREB 信號通路來探討百合知母湯的抗抑郁作用機制。p38MAPK 可影響多種細胞因子產生,ERK5 對細胞生存、增殖和分化起著極其重要的作用,邱娟著重研究柴胡疏肝散及其拆方對CUMS 抑郁模型大鼠腦組織p38MAPK 和ERK5 表達的影響,結果提示:柴胡疏肝散可有效抑制p38MAPK、激活ERK5 信號通路達到抗抑郁作用??梢?,研究MAPK 信號通路是探討抗抑郁中藥在CUMS 抑郁模型下機制的有效途徑之一。
抑郁癥的發(fā)病因素多種多樣,而中藥成分復雜,作用靶點多,發(fā)掘有抗抑郁作用的中藥是尋找治療抑郁癥藥物的方向。在CUMS 抑郁模型下研究中藥抗抑郁的作用機制是多方面的,包括對神經遞質、神經內分泌、神經營養(yǎng)因子、炎癥因子、氧化應激、凋亡和自噬、突觸可塑性和腦-腸軸等的研究。同時,對中藥抗抑郁作用相關信號通路轉導的研究也備受關注,神經營養(yǎng)因子BDNF 和突觸可塑性通路,可以通過PI3K-Akt信號通路和Rac1-cofilin 信號通路來研究BDNF下游相關蛋白,通過Ca/Ca M/Ca MKⅡ和MAPK-RSK-CREB 信號通路來研究BDNF 上游相關蛋白,通過NMDR-NO-cGMP 信號通路研究突觸傳遞等。綜上,可以發(fā)現(xiàn)中藥可以通過信號轉導通路激活BDNF 受體,保護神經元細胞,重塑突出的可塑性,從而改善抑郁癥。我們可以根據此類靶點,設計有效的生物學評價體系,迅速篩選出具備潛在抗抑郁活性的藥物,并進一步構建評價體系與驗證藥效。