《Frontiers in Neuroscience》:Puerarin’s multidimensional antidepressant action: decoding the gut-liver-brain axis through gut microbiota, hepatic homeostasis, and neuroimmune regulation
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本文系统阐述了葛根素基于肠-肝-脑轴调控慢性束缚应激(CRS)诱导小鼠抑郁模型的作用机制。研究发现,葛根素(100 mg/kg)通过重塑肠道菌群结构(提升乳杆菌科/Lactobacillaceae丰度,抑制瘤胃球菌科/Ruminococcaceae等),降低结肠、血清、肝脏及前额叶皮层(PFC)中脂多糖(LPS)水平,改善肝损伤标志物(AST/ALP),并抑制TLR4/MYD88/NF-κB信号通路介导的神经炎症,同时上调脑源性神经营养因子(BDNF)和5-羟色胺(5-HT)表达,从而有效缓解抑郁样行为。该研究为中药活性成分多靶点抗抑郁提供了新视角。
引言
抑郁症作为一种常见神经精神疾病,全球患病人数已超过3亿,其发病机制涉及神经生化、免疫炎症及肠道菌群紊乱等多重因素。近年来,肠-脑轴理论为抑郁症研究开辟了新途径,而肝脏作为肠道与大脑间的关键枢纽,在"肠-肝-脑轴"中的调控作用日益受到关注。葛根素是从中药葛根中提取的黄酮类活性成分,具有抗炎、神经保护等药理活性,但其基于肠-肝-脑轴的抗抑郁机制尚不明确。本研究通过建立慢性束缚应激(CRS)小鼠抑郁模型,从肠道菌群-肝脏稳态-神经免疫调节维度系统解析葛根素的多维抗抑郁作用。
材料与方法
实验采用雄性ICR小鼠,随机分为正常对照组、CRS模型组、氟西汀(10 mg/kg)阳性对照组和葛根素(100 mg/kg)干预组。通过连续4周每日上午9时至下午1时将小鼠限制于50 mL带孔离心管中构建CRS模型,期间禁食水。通过蔗糖偏好测试(SPT)、悬尾测试(TST)、强迫游泳测试(FST)等行为学评估抑郁样行为;采用16S rRNA测序分析肠道菌群组成;HE染色观察结肠和肝脏组织病理变化;ELISA法检测LPS及5-HT水平;Western Blot分析前额叶皮层TLR4/MYD88/NF-κB通路蛋白表达。
结果
葛根素改善CRS诱导的抑郁样行为
行为学结果显示,CRS模型组小鼠体重增长减缓,蔗糖偏好率显著降低(p<0.05),悬尾和强迫游泳实验中不动时间延长(p<0.01),新奇抑制摄食测试(NSFT)中摄食潜伏期增加(p<0.05)。葛根素干预后,蔗糖偏好率提高(p<0.05),不动时间缩短(p<0.05),摄食潜伏期减少(p<0.05),但开放场实验(OFT)中自主活动未显著改善,表明葛根素主要缓解快感缺失与行为绝望核心症状。
调节肠道菌群结构
α多样性分析显示各组菌群多样性无显著差异,但PLS-DA分析表明菌群结构存在分离。在门水平上,葛根素逆转了CRS引起的厚壁菌门(Firmicutes)丰度降低和拟杆菌门(Bacteroidetes)丰度升高;在属水平上,显著提升乳酸杆菌(Lactobacillus)等有益菌丰度,降低瘤胃球菌(Ruminococcus)、脱硫弧菌科(Desulfovibrionaceae)和普雷沃菌(Prevotella)等有害菌相对丰度。LEfSe分析进一步识别出葛根素组富集的11个特征菌群,如韦荣球菌(Veillonella)等。
减轻组织损伤与系统炎症
HE染色显示葛根素组结肠黏膜上皮结构完整,肝细胞空泡变性减少。ELISA检测发现葛根素显著降低结肠、血清、肝脏及前额叶皮层中LPS水平(p<0.05),同时血清AST和ALP水平下降(p<0.01),表明其通过修复肠道屏障功能抑制LPS易位,减轻肝损伤和系统炎症。
抑制神经炎症通路
Western Blot结果显示,葛根素下调前额叶皮层TLR4、MYD88蛋白表达(p<0.01),降低p-IκB-α/IκB-α和p-p65/p65磷酸化水平(p<0.05),提示其通过阻断TLR4/MYD88/NF-κB信号通路激活抑制神经炎症。同时,葛根素干预组前额叶皮层5-HT(p<0.01)和BDNF(p<0.05)表达显著回升,协同发挥抗抑郁作用。
讨论
本研究首次从肠-肝-脑轴角度揭示葛根素抗抑郁新机制。CRS应激导致肠道菌群失调,革兰氏阴性菌释放的LPS通过受损肠屏障进入门静脉循环,部分未被肝脏解毒的LPS进入体循环,激活全身免疫反应并透过血脑屏障触发前额叶皮层TLR4/MYD88/NF-κB通路介导的神经炎症,进而降低BDNF和5-HT水平,诱发抑郁样行为。葛根素通过重塑肠道微生态平衡,减少LPS泄漏,改善肝脏代谢功能,最终抑制中枢炎症并修复神经递质系统。该研究为中药多靶点调控策略提供了实验依据,但菌群-脑轴因果机制仍需通过粪菌移植等实验进一步验证。
结论
葛根素可通过调控肠-肝-脑轴关键环节缓解CRS诱导的抑郁样行为,其作用与调节肠道菌群平衡、降低系统LPS水平、改善肝损伤、抑制TLR4/MYD88/NF-κB通路激活及上调BDNF/5-HT表达密切相关。该研究为开发基于肠-脑轴的中药抗抑郁新药提供了理论支撑。