解郁健脾方通过肠道菌群抗抑郁的作用机制研究

Antidepression of Xingpijieyu formula targets gut microbiota derived from depressive disorder.

作者信息Yannan Li, Lixuan Yang, Junnan Li, Wei Gao, Zhonghui Zhao, Kaiqiang Dong, Wenzhe Duan, Baoan Dai, Rongjuan Guo
PMID36550591
发布时间2023-02
DOI10.1111/cns.14049

实验完整度

包含体外菌群培养、粪菌移植大鼠模型、LPS诱导星形胶质细胞体外模型,并有行为学、ELISA、免疫荧光、Western blot、16S rRNA测序等多层级验证。

主要模型

抑郁症患者粪便菌群 无菌大鼠粪菌移植模型 大鼠原代皮层星形胶质细胞(LPS诱导活化)

重点核对

XPJYF体外处理剂量8 mg/ml、时间12小时(H12-8) 无菌大鼠灌胃XPJYF剂量1.533 g/kg/天,用药2周 粪菌移植方案:2 ml菌液灌胃,每日一次,持续2周 LPS诱导星形胶质细胞活化浓度1 mg/ml 行为学测试:强迫游泳试验、旷场试验、糖水偏好试验

摘要

目的:本研究旨在探讨解郁健脾方(XPJYF)通过肠脑轴介导的抗抑郁作用。方法:我们收集抑郁症患者的粪便菌群并在体外培养。将部分菌群移植到无菌大鼠体内,并给予XPJYF颗粒灌胃,剂量为1.533 g/kg/天。通过强迫游泳试验、旷场试验、糖水偏好试验和体重评估行为。通过酶联免疫吸附试验检测下丘脑-垂体-肾上腺轴产物、神经递质和血清细胞因子。通过免疫荧光定量胶质纤维酸性蛋白(GFAP),一种星形胶质细胞的生物标志物。通过16S RNA测序技术分析XPJYF处理后的体外菌群培养。我们使用脂多糖(LPS)模拟体外活化的大鼠原代星形胶质细胞。通过Western blotting检测脑源性神经营养因子(BDNF)、细胞因子和氧化应激因子,并通过2-脱氧-D-葡萄糖(2-DG)摄取、三磷酸腺苷(ATP)和葡萄糖-1-磷酸(G1P)试剂盒研究星形胶质细胞的糖代谢。结果:8 mg/ml XPJYF(H12-8)处理12小时的菌群组成显示更高的一致性。在DD来源的菌群组成中Lactococcus富集,而Biffdobacterium和Lactobacillus在H12-8组中富集。GLUCOSE1PMETAB-PWY和PWY-7328是改变最显著的两个通路,其生物学功能主要由Biffdobacterium编码。XPJYF改善了抑郁大鼠的行为并抑制了星形胶质细胞的活化。XPJYF提高了LPS诱导的星形胶质细胞中2-DG摄取、ATP、葡萄糖-1-磷酸和BDNF,并抑制了细胞因子和氧化应激。结论:XPJYF治疗通过调节肠道菌群靶向星形胶质细胞的炎症、活化和糖代谢,从而改善抑郁大鼠的行为、HPA轴功能障碍和神经递质合成。

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
解郁健脾方是否通过调节肠道菌群靶向星形胶质细胞的炎症、活化及糖代谢,从而改善抑郁症状?
核心机制
XPJYF通过调节肠道菌群,促进Bifidobacterium等有益菌富集,编码糖代谢相关通路,增强星形胶质细胞葡萄糖代谢,抑制炎症和氧化应激,抑制星形胶质细胞活化,从而改善抑郁行为。
主要证据
粪菌移植大鼠模型中,XPJYF改善了抑郁样行为、HPA轴功能及神经递质;LPS诱导的星形胶质细胞中,XPJYF促进2-DG摄取、ATP和G1P,抑制促炎细胞因子和氧化应激,增加BDNF。
研究意义
本研究为解郁健脾方治疗抑郁症提供了肠道菌群-星形胶质细胞交互作用的新机制,提示通过调节肠道菌群靶向星形胶质细胞可能是抑郁症治疗的潜在策略。

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

体外粪菌培养与XPJYF处理

评估不同剂量和时间XPJYF对抑郁症患者粪便菌群组成的影响。

将抑郁症患者粪便样本在厌氧条件下培养,分别以1、4、8 mg/ml XPJYF处理12或24小时,然后进行16S rRNA测序分析菌群组成。

2

粪菌移植构建抑郁大鼠模型及XPJYF干预

验证XPJYF对抑郁症患者粪菌诱导的抑郁大鼠的治疗作用。

将来自抑郁症患者或健康个体的菌液通过灌胃移植到无菌大鼠,2周后对抑郁症粪菌移植大鼠灌胃XPJYF 2周,并进行行为学及生理指标检测。

3

LPS诱导星形胶质细胞活化及XPJYF干预

探究XPJYF对活化星形胶质细胞功能的影响及其机制。

使用LPS刺激大鼠原代皮层星形胶质细胞建立活化模型,给予XPJYF处理,检测糖代谢、炎症因子、氧化应激和BDNF表达。

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
YCFA培养基----
TNF-α ELISA试剂盒R&DRTA00
IL-6 ELISA试剂盒R&DR600B
IL-1 ELISA试剂盒R&DRLB00
IFN-γ ELISA试剂盒R&DRIF00
5-羟色胺ELISA试剂盒BioswampRA20506
多巴胺ELISA试剂盒BioswampRA20050
皮质酮ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0160c
促肾上腺皮质激素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0048c
促肾上腺皮质激素释放激素ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-R0270c
抗GFAP抗体Abcamab7260
抗兔IgGAbcam--
594标记的亲和纯化驴抗体Jackson--
高糖DMEM培养基----
胎牛血清----
葡萄糖摄取检测试剂盒AbcamAb136955
葡萄糖-1-磷酸检测试剂盒AbcamAb155892
ATP检测试剂盒Beyotimes0026
RIPA裂解液Beyotime--
PVDF膜Millipore--
抗TNF-α抗体Proteintech17590-1-AP
抗IL-1β抗体Cell Signaling Technology12242s
抗IL-6抗体Proteintech21865-1-AP
抗COX-2抗体Proteintech12375-1-AP
抗iNOS抗体Proteintech18985-1-AP
抗BDNF抗体Proteintech28205-1-AP
抗GAPDH抗体Proteintech60004-1-g
TIANamp细菌DNA提取试剂盒Tiangen--

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
体外菌群培养
XPJYF处理浓度和时间:8 mg/ml、12小时(H12-8);培养基及添加物:YCFA培养基含2 mg/ml葡萄糖、麦芽糖和纤维二糖。
阅读提示:见Methods 2.1节
粪菌移植动物模型
无菌大鼠周龄:6周;粪菌灌胃量:2 ml/天,持续2周;XPJYF剂量:1.533 g/kg/天,灌胃2周;动物分组及样本量。
阅读提示:见Methods 2.2节及图5A
行为学测试
强迫游泳试验的水温、水深、持续时间;旷场试验的箱体尺寸、观察时间;糖水偏好试验的适应和测试流程。
阅读提示:见Methods 2.3节
LPS诱导星形胶质细胞实验
LPS浓度:1 mg/ml;XPJYF浓度:8 mg/ml,处理时间:12小时;检测指标:2-DG摄取、G1P、ATP、炎症因子、氧化应激、BDNF。
阅读提示:见Methods 2.6-2.8节及图6
16S rRNA测序与生物信息学分析
测序区域:V3-V4;引物序列;分析流程:QIIME2、LEfSe、PICRUSt。
阅读提示:见Methods 2.9-2.10节