通过网络药理学和多组学研究四逆散在抑郁模型大鼠中通过BDNF/TrkB/PI3K/AKT信号通路缓解炎症反应的机制

Investigating the mechanisms of Sini San in alleviating inflammatory responses via multi-omics and the BDNF/TrkB/PI3K/AKT signaling pathway in depressive model rats.

作者信息Jia-Wei Zeng, Zhen-Jie Han, Xiu-Tang He, Xue-Jiao Liu, Hui-Yue Wang, Shu-Sheng Yang, Jing Bai, Yan-Jun Duan, Li Lin
PMID41179813
发布时间2025-10-17
DOI10.3389/fpsyt.2025.1628634

实验完整度

高

包含网络药理学与分子对接、CUMS大鼠模型、行为学检测、ELISA、Western blot、RT-qPCR、16S rRNA测序等多层级验证,并进行了功能与机制验证。

主要模型

CUMS诱导的SD大鼠抑郁模型 大鼠海马组织 大鼠结肠组织 大鼠肠道内容物(微生物组)

重点核对

动物模型:SPF级雄性SD大鼠,体重300±10g,10-12周龄,随机分为5组(n=10) 药物处理:四逆散低剂量0.25g/100g,高剂量0.5g/100g,灌胃0.75 mL/天,持续21天;阳性对照艾司西酞普兰0.105mg/100g CUMS造模:42天,包括9种应激源(如禁食24h、禁水24h、倾斜45°12h等),随机施加,连续两天不重复 行为学检测:糖水偏好实验、强迫游泳实验、旷场实验、新奇食物抑制喂养、Morris水迷宫 分子检测:Western blot检测NLRP3、ASC、caspase-1、IL-18、IL-1β、TNF-α、BDNF、TrkB、p-CREB等;RT-qPCR检测ZO-1、claudin-1、occludin-1、BDNF、TrkB、CREB

摘要

背景:四逆散出自中医经典《伤寒论》,据报道在临床实践中可改善焦虑和抑郁症状,并具有一定的抗炎作用。研究表明,炎症反应不仅是抑郁症的伴随特征,而且通过神经免疫机制积极参与其发病过程。然而,其潜在机制仍不清楚。目的:本研究旨在评估四逆散对慢性不可预知温和应激(CUMS)诱导的大鼠的抗抑郁作用和炎症谱,并探讨其潜在机制。方法:通过网络药理学确定四逆散治疗抑郁症的主要活性成分、靶点和通路。通过行为学实验评估抑郁样行为的改善。通过组织病理学分析(HE染色和尼氏染色)和ELISA定量检测炎症细胞因子来评估组织炎症反应。采用Western blotting(WB)定量蛋白表达水平,RT-qPCR评估mRNA转录水平。通过16S rRNA基因扩增子测序分析肠道微生物组成,并使用Greengenes数据库进行物种分类。结果:数据表明,四逆散通过抑制NLRP3、ASC、caspase-1及其下游促炎细胞因子IL-18、IL-1β和TNF-α的表达,减轻了与NLRP3炎症小体通路相关的炎症。根据网络药理学分析,四逆散通过调节PI3K/AKT信号通路减轻抑郁。CUMS诱导后降低的上游和下游蛋白,包括BDNF(脑源性神经营养因子)、TrkB(原肌球蛋白受体激酶B)和p-CREB(磷酸化cAMP反应元件结合蛋白),均受到四逆散的调节。此外,四逆散增强了结肠紧密连接和粘附连接蛋白ZO-1、claudin-1和occludin-1 mRNA的表达,同时恢复了肠道微生物群的平衡——表明CUMS诱导的肠道屏障功能和微生物组成的破坏得到改善。结论:四逆散通过抑制NLRP3炎症小体调节肠-脑轴,从而减轻CUMS诱导的大鼠炎症和肠道菌群失调。这种效应可能通过调节BDNF/TrkB/PI3K/AKT信号通路进一步促进抑郁症状的改善。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
四逆散是否通过抗炎和调节肠道菌群来缓解CUMS诱导的大鼠抑郁样行为,其潜在机制是否涉及BDNF/TrkB/PI3K/AKT信号通路?
核心机制
四逆散通过抑制NLRP3炎症小体通路,减少炎症因子释放,同时激活BDNF/TrkB/PI3K/AKT信号通路,调节肠道菌群平衡,修复肠道屏障,从而改善抑郁样行为。
主要证据
网络药理学和分子对接揭示PI3K/AKT通路为关键靶点;CUMS大鼠模型行为学改善;ELISA和WB显示炎症因子和NLRP3通路蛋白下调;WB和RT-qPCR显示BDNF/TrkB/PI3K/AKT通路激活;16S rRNA测序显示肠道菌群多样性恢复。
研究意义
四逆散通过调节肠-脑轴发挥抗抑郁作用,为抑郁症治疗提供了新方向,并提示肠道菌群和炎症通路可能成为治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

网络药理学与分子对接

预测四逆散治疗抑郁症的核心靶点和通路

从GeneCards、OMIM、DisGeNET等数据库收集抑郁症靶点;利用TCMSP、PubChem、SwissTargetPrediction筛选四逆散活性成分和靶点;构建PPI网络和“药物-活性成分-靶点”网络;进行GO/KEGG富集分析;对核心成分(山奈酚、柚皮素、槲皮素)与核心靶点(AKT1、SRC、ALB、PI3K)进行分子对接。

2

CUMS模型建立与药物干预

建立抑郁模型并评估四逆散的治疗效果

除正常组外,其余四组大鼠接受CUMS刺激42天;随后灌胃给予四逆散低剂量、高剂量或艾司西酞普兰21天,正常对照组和模型组给予生理盐水。

3

行为学检测

评估大鼠抑郁样行为和认知功能

在CUMS造模和药物干预后进行糖水偏好、强迫游泳、旷场、新奇食物抑制喂养和Morris水迷宫测试,以评估快感缺失、行为绝望、焦虑样行为和学习记忆能力。

4

组织病理学和炎症因子检测

评估组织病理损伤和炎症反应

取脑和结肠组织进行HE染色和尼氏染色,观察神经元和肠粘膜形态;用ELISA检测血清、结肠和海马组织中IL-18、IL-1β、TNF-α水平。

5

Western blot和RT-qPCR检测通路蛋白

验证NLRP3炎症小体和BDNF/TrkB/PI3K/AKT通路相关蛋白及mRNA表达

提取海马组织蛋白和RNA,使用Western blot检测NLRP3、ASC、caspase-1、BDNF、TrkB、p-CREB、PI3K、p-PI3K、AKT、p-AKT、GSK3β、p-GSK3β等;使用RT-qPCR检测BDNF、TrkB、CREB、ZO-1、claudin-1、occludin-1的mRNA表达。

6

16S rRNA肠道菌群测序

分析肠道菌群组成和多样性变化

提取盲肠内容物DNA,进行16S rRNA V3-V4区扩增子测序(上海桑农生物科技),分析α多样性(Chao、Shannon、Simpson指数)和β多样性(PCoA、PCA),并利用PICRUSt2预测功能差异。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
GeneCards数据库----
OMIM数据库----
DisGeNET数据库----
中药系统药理学数据库与分析平台----
PubChem数据库----
SwissTargetPrediction数据库----
Venny 2.1在线工具----
Cytoscape 3.9.1软件----
STRING数据库----
CentiScaPe 2.2插件----
DAVID数据库----
AutoDock Vina软件----
PyMOL软件----
四逆散Guoyitang, Hubei University of Chinese Medicine--
草酸艾司西酞普兰H. Lundbeck A/S--
IL-18 ELISA试剂盒RuiXin BiotechRX302871R
IL-1β ELISA试剂盒RuiXin BiotechRX302869R
TNF-α ELISA试剂盒RuiXin BiotechRX302058R
CLARIOstar Plus酶标仪BMG LABTECH--
RIPA裂解液ServicebioG2002-100ML
磷酸酶抑制剂ServicebioG2007-1ML
NLRP3抗体Proteintech68102-1-Ig
ASC抗体Proteintech67494-1-Ig
Caspase-1抗体Proteintech22915-1-AP
IL-18抗体Proteintech60070-1-Ig
IL-1β抗体Proteintech16806-1-AP
TNF-α抗体Proteintech60291-1-Ig
BDNF抗体Biossbs-4989R
TrkB抗体WanleibioWL00839
CREB抗体AbclonalA10826
p-CREB抗体AbclonalAP0019
PI3K抗体AbclonalA0265
PI3K-p110α抗体AbclonalA22730
AKT抗体CST9272S
p-AKT抗体CST4060S
GSK3β抗体Proteintech67329-1-Ig
p-GSK3β抗体Proteintech67558-1-Ig
HRP标记的山羊抗兔二抗ProteintechRGAR001
HRP标记的山羊抗小鼠二抗ProteintechRGAM001
QIAzol裂解试剂----
HiScript II Q RT SuperMix逆转录试剂盒(+gDNA去除)Vazyme Biotech Co., Ltd--
逆转录试剂盒Life Technologies--
Taq Pro通用SYBR qPCR预混液Vazyme Biotech Co., Ltd--
CFX96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
341F引物----
805R引物----
SPSS Statistics 26.0软件----
ImageJ软件----
EthoVision XT 9软件----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
SPF级雄性SD大鼠,10-12周龄,体重300±10g;随机分为5组,每组10只;适应性喂养1周
阅读提示:见Materials and methods 2.2.1-2.2.3
CUMS造模
应激源包括禁食24h、禁水24h、笼具倾斜45°12h、摇晃笼具1.5h、足底电击1mA 10s间隔10s共2min、垫料浸湿24h、悬尾5min、夹尾2min、4°C冷水浴10min、空笼24h;随机施加,连续两天不重复,持续42天
阅读提示:见Materials and methods 2.2.4
药物干预
四逆散低剂量0.25g/100g,高剂量0.5g/100g,灌胃0.75mL/天;艾司西酞普兰0.105mg/100g;给药21天
阅读提示:见Materials and methods 2.2.2-2.2.3
行为学测试
SPT、FST、OFT、NSF、MWM的详细参数,如FST 6min记录最后4min,OFT 6min记录后5min,MWM训练6天第7天测试等
阅读提示:见Materials and methods 2.2.5
分子检测
Western blot和RT-qPCR的详细条件,如抗体稀释、引物序列等
阅读提示:见Materials and methods 2.2.6.4-2.2.6.5,表1