柴当薄石油醚部位的抗抑郁作用及潜在机制:网络药理学与代谢组学整合研究

The anti-depression effect and potential mechanism of the petroleum ether fraction of CDB: Integrated network pharmacology and metabolomics.

作者信息Jiuseng Zeng, Li Chen, Xi Peng, Fei Luan, Jingwen Hu, Zhiqiang Xie, Hongxiao Xie, Rong Liu, Haizhen Lv, Nan Zeng
PMID38586416
期刊Heliyon
发布时间2024-03-27
DOI10.1016/j.heliyon.2024.e28582

实验完整度

包含CUMS小鼠模型行为学验证、非靶向代谢组学分析、网络药理学预测及Western blot的PI3K/Akt/mTOR通路蛋白验证,涵盖功能与机制层面。

主要模型

C57BL/6J小鼠CUMS抑郁模型 小鼠海马组织样本

重点核对

PEFC给药剂量:0.205、0.409、0.818 g/kg(对应生药11.0、22.0、44.0 g/kg) CUMS造模持续8周,PEFC或氟西汀在5-8周每天灌胃给药 行为学测试顺序:SPT, ST, NSFT, TST, FST 代谢组学分析每组4个海马样本 Western blot检测PI3K/Akt/mTOR通路蛋白磷酸化水平

摘要

柴当薄(CDB)是一种抗抑郁中药复方,由经典抗抑郁中药复方逍遥散通过拆方研究简化而来,具有疏肝养血的功效。尽管CBD的抗抑郁作用已在动物研究中得到证实,但其抗抑郁活性的物质基础和可能的分子机制尚未明确阐明。在此,我们利用网络药理学和代谢组学研究了CDB抗抑郁部位(CDB石油醚部位,PEFC)对慢性不可预知温和应激(CUMS)诱导的小鼠抑郁样行为的影响和潜在机制。首先,采用UPLC-QE/MS鉴定PEFC的化学成分。为提取活性成分,使用SwissADME筛选对发现的PEFC实际成分进行筛选。基于网络药理学方法预测PEFC潜在的抗抑郁靶点,并对预测靶点进行通路富集分析。随后,建立CUMS小鼠抑郁模型,进行基于LC-MS的非靶向海马代谢组学分析,以鉴定差异代谢物及相关代谢通路。最后,通过Western blot检测小鼠海马中的蛋白表达,以验证网络药理学和代谢组学推断。在SwissADME中筛选出16种活性化合物,作用于抑郁的73个核心靶点,包括STAT3、MAPKs和NR3C1;KEGG富集分析显示PEFC调节PI3K-Akt信号通路、内分泌抵抗和MAPK等信号通路以发挥抗抑郁作用。PEFC显著逆转了CUMS小鼠海马代谢物的异常,主要影响甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸的合成与代谢,影响儿茶酚胺转移和胆碱能突触,并调节mTOR信号通路的活性。此外,Western blot分析证实PEFC显著影响CUMS小鼠海马中PI3K/Akt/mTOR信号通路的主要蛋白水平。本研究整合代谢组学、网络药理学和生物学验证来探索PEFC治疗抑郁症的潜在机制,其机制与调节海马氨基酸代谢功能障碍和激活PI3K/Akt/mTOR信号通路有关。该综合策略也为揭示具有抗抑郁作用的中药多成分、多靶点、多通路的药效机制提供了一种合理的方法。

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
PEFC是否具有抗抑郁作用及其潜在分子机制是什么?
核心机制
PEFC通过调节氨基酸代谢紊乱并激活海马PI3K/Akt/mTOR信号通路发挥抗抑郁作用。
主要证据
CUMS小鼠模型行为学实验显示PEFC改善抑郁样行为;LC-MS海马代谢组学显示44种代谢物改变;Western blot证实PEFC增加p-PI3K/PI3K、p-Akt/Akt和p-mTOR/mTOR比值。
研究意义
该研究为PEFC作为抑郁症治疗替代策略或药物的开发提供了机制证据。

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

PEFC化学成分鉴定与活性成分筛选

鉴定PEFC的化学成分并筛选具有药理活性的主要成分

采用UPLC-QE/MS鉴定PEFC的化学成分,共鉴定72种化合物,并通过SwissADME数据库筛选出16种活性成分。

2

网络药理学预测PEFC抗抑郁靶点及通路

预测PEFC抗抑郁的潜在靶点和信号通路

利用SwissTargetPrediction预测活性成分靶点,与疾病靶点取交集,构建PPI网络,进行GO和KEGG富集分析。

3

CUMS小鼠模型建立与PEFC治疗

评估PEFC对CUMS诱导的抑郁样行为的改善作用

建立CUMS小鼠抑郁模型,分组给予PEFC(低、中、高剂量)或氟西汀,进行行为学测试。

4

HPA轴功能评估

检测PEFC对CUMS小鼠HPA轴功能异常(血清Cort和GR表达)的影响

使用ELISA检测血清Cort水平,Western blot检测海马GR表达。

5

海马非靶向代谢组学分析

分析PEFC对CUMS小鼠海马代谢谱和代谢通路的影响

采用LC-MS对海马样本进行非靶向代谢组学分析,鉴定差异代谢物和相关代谢通路。

6

PI3K/Akt/mTOR通路验证

验证PEFC对CUMS小鼠海马PI3K/Akt/mTOR信号通路的影响

通过Western blot检测海马中PI3K、p-PI3K、Akt、p-Akt、mTOR、p-mTOR的蛋白表达。

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
旋转蒸发仪Yarong--
冻干机Songyuan--
Thermo Scientific Accucore C18色谱柱Thermo Scientific--
盐酸氟西汀PATHEON FRANCE--
皮质酮ELISA试剂盒ElabscienceE-EL-0161c
ACQUITY UPLC HSS T3色谱柱Waters--
抗p-PI3K抗体CST#17366S
抗PI3K抗体CST#4249T
抗p-Akt抗体CST#4060S
抗Akt抗体CST#4691S
抗p-mTOR抗体CST#2983S
抗mTOR抗体CST#5536S
抗GR抗体CST#12041S
抗β-肌动蛋白抗体Servicebio#GB113225
辣根过氧化物酶标记的山羊抗兔IgG抗体Servicebio#GB23303
Chemi-Doc XRS+图像分析系统BioRad--
SPSS 21IBM--

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
PEFC提取
药材比例(14.4:14.4:4.1),乙醇提取条件(8倍量无水乙醇浸泡12h,提取2次,每次2h),石油醚萃取,冻干条件
阅读提示:Materials and methods 2.2节
CUMS模型建立与给药
小鼠品系、性别、年龄(雄性C57BL/6J,5周龄);应激源种类和持续时间;PEFC剂量(0.205, 0.409, 0.818 g/kg);给药方式(灌胃)和时间(第5-8周)
阅读提示:Materials and methods 2.5.2节
行为学测试
测试顺序(SPT, ST, NSFT, TST, FST);每项测试的具体条件和计时
阅读提示:Materials and methods 2.5.3节
代谢组学分析
海马样本量(每组n=4,约15mg);提取方法(甲醇+2-LV苯丙氨酸);LC-MS色谱条件(HSS T3柱,梯度洗脱程序);质谱参数(ESI正负模式)
阅读提示:Materials and methods 2.5.5节
Western blot
蛋白提取(RIPA裂解液含磷酸酶抑制剂和PMSF);抗体浓度(1:1000);一抗孵育条件(4℃过夜);二抗浓度(1:3000)
阅读提示:Materials and methods 2.5.6节