《Behavioural Brain Research》：Xiaochaihu Decoction Alleviates Chronic Stress-Induced Depressive-Like Behavior in Mice by Modulating the Gut Microbiota-Brain Axis
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Xiaochaihu Decoction (XCHD) ameliorates depressive-like behavior in chronic mild stress mice by modulating gut microbiota-brain axis, enhancing hippocampal neuroplasticity, and reducing neuroinflammation.摘要
赵向伟|梁静|周婷|侯俊|于静梓|史金福|杜俊|王海涛|张秀军|尚学良
心理与心理健康学院，河北心理健康与脑科学重点实验室，唐山心理健康与认知神经科学重点实验室，华北科技大学，渤海路21号，唐山市063210，河北省，中国
摘要
背景
小柴胡汤（XCHD）在治疗神经系统疾病方面显示出潜力，但其缓解抑郁的机制尚不清楚。
研究目的
本研究的目的是探讨XCHD是否能够缓解慢性轻度应激小鼠模型中的抑郁样障碍。
材料与方法
50只雄性C57BL/6小鼠被分为五组：对照组（CON）、应激组（CUMS）、低剂量和高剂量XCHD处理的应激组（CUMS+L-XCHD、CUMS+H-XCHD）以及氟西汀处理的应激组（CUMS+FLX）。抑郁模型通过慢性不可预测的轻度应激（CUMS）和隔离喂养建立。使用蔗糖偏好测试和开放场测试评估动物行为。通过Western blotting、免疫荧光和16S rRNA测序分析神经可塑性、炎症和肠道微生物群。
结果
XCHD增加了应激小鼠的蔗糖摄入量，并改善了空间学习和记忆能力。它还缓解了焦虑和行为绝望，恢复了海马体的神经可塑性，并减少了炎症。XCHD调节了Nogo-A/S1P2R-Gαq-PKC信号通路，并增强了结肠中的紧密连接蛋白。此外，XCHD恢复了肠道微生物群的平衡，增加了Firmicutes菌群，减少了Bacteroides和Proteobacteria菌群。
结论
XCHD通过调节肠道微生物群-大脑轴、增强神经可塑性和减少炎症来改善抑郁样症状，表明其作为抗抑郁治疗的潜力。
引言
抑郁症是一种普遍存在的心理障碍，对社会和经济造成了重大负担[1]。目前的治疗方法，如三环类抗抑郁药（TCAs）和选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs），通常存在局限性，包括治疗周期长和副作用[2]。中医，特别是小柴胡汤（XCHD），通过多靶点和多途径机制在治疗抑郁症方面显示出前景[3]。
小柴胡汤由七种草药组成，据报道可以通过调节炎症[4]和神经可塑性[5]发挥神经保护作用。当代药理学研究已将XCHD确立为传统医学中一种重要的植物制剂，在对抗抑郁症方面表现出显著的生物效应[6]。具体来说，Chen等人[7]证明XCHD通过p38MAPK/NF-κB信号通路下调关键炎症介质（包括IL-1β、IL-6、p-p38MARK和NF-κB）在阿尔茨海默病（AD）模型小鼠中发挥神经保护作用。Zhang等人[7]提供了机制证据，表明XCHD通过抑制JAK2/STAT3通路磷酸化来抑制小胶质细胞的极化，从而产生抗抑郁效果。因此，我们推测XCHD提取物可能具有改善抑郁症的潜力。
神经突起生长抑制剂Nogo属于Reticulon（RTN）蛋白家族，具体称为RTN4[8]。这种蛋白质有三种异构体——Nogo-A、Nogo-B和Nogo-C，它们由可变剪接或使用不同的启动子产生，但都具有保守的羧基末端结构[9]。在这些异构体中，Nogo-A在中枢神经系统（CNS）中表现出最明显的抑制活性[10]。值得注意的是，Nogo-A及其相关受体对CNS再生过程至关重要，并显著影响大脑功能和结构稳定性，从而影响各种神经系统疾病的进展[11]。Nogo-A对CNS再生和突触可塑性的调节作用主要通过其与特定受体的相互作用实现，包括Nogo-66受体（NgR）、配对免疫球蛋白样受体B（PirB）和最近发现的鞘氨醇1-磷酸受体2（S1P2R）。这些受体在特定结合位点与Nogo-A相互作用以执行其生物学功能。最近的研究发现，Nogo-A及其受体NgR1、S1P2R和PirB在具有高度可塑性的脑区（如大脑皮层和海马体）中表达，表明它们在调节突触可塑性方面可能发挥作用[12]。Wang Xing等人的研究表明，一种传统草药配方——柴胡和牡蛎汤显著增强了BALB/c小鼠海马体中的脑源性神经营养因子（BDNF）表达，从而产生了快速且持久的抗抑郁效果，其中XCHD被确定为关键活性成分[13]。Nogo-A的另一个关键结构域是Nogo-A-?20，位于其N端区域。Tang等人[14]确定S1P2R是Nogo-A-?20的特异性受体和信号转导器。Nogo-A-?20与S1P2R的结合激活G蛋白Gαq，进而触发磷脂酶C（PLC）通路。这种激活调节了肌醇三磷酸的产生，提高了细胞内钙离子水平，并随后激活蛋白激酶C（PKC）和下游信号级联，如NF-κB[15]。我们之前的研究证实，Gastrodia elata Blume提取物在CUMS模型小鼠的海马体中抑制了Nogo-A、S1P2R、PKC和NF-κB蛋白的表达[16]。BDNF水平降低与神经元萎缩或凋亡有关，从而导致抑郁症状。抗抑郁疗法旨在通过防止神经元凋亡和增强神经可塑性来缓解抑郁。
紧密连接（TJs）是由多种蛋白质家族组成的复杂结构，包括跨膜蛋白（如Claudins和occludin）以及细胞质支架蛋白zonula occludens（ZO），后者将这些跨膜蛋白连接到肌动蛋白细胞骨架。在血脑屏障（BBB）中，TJs形成了脑微血管内皮细胞之间的复杂重叠密封网络，显著限制了极性分子和大分子进入中枢神经系统（CNS）[17]、[18]。在肠道炎症的情况下，肠道屏障的完整性主要由TJ蛋白之间的动态相互作用调节，这些蛋白与邻近的上皮细胞结合[19]。研究表明，CUMS会导致关键BBB紧密连接蛋白（如Claudin5和ZO-1）的表达减少[20]，并引发伴随结肠紧密连接蛋白改变的结肠炎症[21]。
人类肠道微生物组、肠神经系统（ENS）、自主神经系统和中枢神经系统形成了一个复杂的信号网络，称为微生物群-肠道-大脑轴。大量研究表明，肠道微生物群在调节各种生理过程中起着关键作用，特别是在情绪调节和行为反应方面[22]。涉及无菌啮齿动物的研究表明，肠道微生物群显著影响情绪行为、应激和疼痛调节系统以及大脑中神经递质系统的成熟[23]。神经可塑性的一个关键机制涉及脑源性神经营养因子（BDNF）。BDNF水平降低会导致神经元萎缩或凋亡，从而引发抑郁症状[24]。值得注意的是，补充Lactobacillus helveticus NS8已被证明可以增加海马体中的BDNF mRNA表达，并改善长期应激大鼠的认知和行为表现[25]。
细胞因子分为促炎细胞因子（例如IL-8和TNF-α）和抗炎细胞因子（例如IL-10和TGF-β）。肠道微生物群与肠道黏膜细胞相互作用，调节这些细胞因子的释放。促炎细胞因子相对于抗炎细胞因子的失衡会引发炎症并促进抑郁样行为。例如，在CUMS模型小鼠中，观察到Lactobacillus的数量增加而Akkermansia的数量减少。移植了CUMS模型肠道微生物群的小鼠表现出更高的焦虑和抑郁样行为，以及海马体中IFN-γ、TNF-α和吲哚胺2,3-双加氧酶（IDO1）表达升高的神经炎症反应[26]。
最近的研究表明，肠道微生物群-大脑轴在抑郁症中起着关键作用。肠道微生物群的失衡会导致神经炎症和神经可塑性受损，从而引发抑郁症状。本研究探讨了XCHD是否可以通过调节肠道微生物群-大脑轴来缓解抑郁样行为，重点关注Nogo-A/S1P2R-Gαq-PKC信号通路和神经炎症反应。
部分摘录
动物和药物治疗
50只体重为25-30克的雄性C57BL/6小鼠被随机分配到五组：对照组（CON，n = 10）、慢性不可预测轻度应激组（CUMS，n = 10）、低剂量小柴胡汤处理的应激组（CUMS+L-XCHD，n = 10）、高剂量小柴胡汤处理的应激组（CUMS+H-XCHD，n = 10）以及氟西汀处理的应激组（CUMS+FLX，n = 10）。CUMS、CUMS+L-XCHD、CUMS+H-XCHD和CUMS+FLX组的小鼠分别单独饲养，
结果
这一假设得到了来自综合分析的多条证据的支持，包括身体评估、行为评估、分子研究和形态观察。
讨论
在本研究中，使用蔗糖偏好测试（SPT）来评估抑郁障碍的核心症状——快感缺失[29]。与CON组相比，CUMS组的体重和蔗糖偏好存在显著差异，蔗糖摄入量和体重的减少是快感缺失的指标，这与先前的研究结果一致[29]。在本研究中，XCHD治疗在CUMS诱导的抑郁模型中显示出显著的抗抑郁效果
结论
XCHD通过调节肠道微生物群-大脑轴、增强神经可塑性和减少炎症，有效缓解了小鼠的抑郁样症状。这些发现突显了XCHD作为多靶点抗抑郁治疗的潜力。
动物伦理
所有实验程序均获得了华北科技大学动物研究伦理委员会的批准（批准编号：SQ2022193）。
动物伦理
所有实验程序均获得了华北科技大学动物研究伦理委员会的批准（批准编号：SQ2022193）。
出版同意
我们签署声明，本手稿《小柴胡汤通过调节肠道微生物群-大脑轴缓解小鼠的慢性应激诱导的抑郁样行为》是原创的，此前未发表，也未在其他地方考虑发表。
我们希望引起编辑的注意，我们中的一人或多人参考了正在提交的本手稿的某些方面。相关副本
资助
本研究得到了河北省自然科学基金中医药联合项目（H2022209080）、STI2030重大项目（2021ZD0200700）、华北科技大学2023年的重点研究项目（ZD-YG-202314-23）、中央政府指导的地方科技发展基金项目（246Z2511G、246Z2605G）以及华北科技大学公共卫生学院的高水平研究与创新项目等的资助
作者贡献声明
梁静：方法学、数据管理。赵向伟：撰写——初稿、软件、方法学、数据管理。尚学良：撰写——审稿与编辑、撰写——初稿、项目管理、资金获取、概念构思。侯俊：数据管理。周婷：数据管理。于静梓：方法学、数据管理。张秀军：监督、资源、项目管理。王海涛：验证、资源。杜俊：资源。史金福：方法学、数据管理。
