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背景抑郁症(Major depressive disorder,MDD)是一种最常见的精神疾病,以显著和长期持续的心境低落为主要表现,目前全球范围内抑郁患者数量已达到3.5亿。据WHO报告,抑郁症成为世界各地首要的致残原因,给家庭和社会带来沉重的经济负担,预计到2030年将成为全球第一大疾病负担。目前临床上的一线抗抑郁药物旨在增强单胺能神经递质传递,这些抗抑郁药治疗有效率低并产生诸多不良反应,因此探究抑郁症治疗新靶点和新型抗抑郁药物尤为重要。老药新用是为临床上现有药物寻找新的适应症,能显著缩短药物研发时间和成本,因此成为研究新型抗抑郁药物的热点。丁苯酞(Dl-3n-butylphthalide,NBP)是目前用来治疗急性缺血性脑卒中的主要药物,作用机制与改善脑细胞的能量代谢和神经保护相关,然而丁苯酞是否也能起到抗抑郁的作用及其可能的分子机制尚不清楚。因此我们的研究旨在评估丁苯酞的抗抑郁效果并靶向于能量代谢通路来探究潜在的分子机制,这有利于抑郁症治疗新靶点的发现,也能为抗抑郁药物的研发提供新思路1。目的首先,基于丁苯酞干预社会挫败应激抑郁小鼠模型,评估丁苯酞的抗抑郁效果;其次,检测海马和前额叶两个脑区中糖酵解、三羧酸循环(TCA)和嘌呤代谢等能量代谢通路中代谢物改变,并结合行为学结果进行相关性分析,以阐明丁苯酞对抑郁小鼠能量代谢的影响;最后,对上述脑区中TCA关键酶、抑郁关键分子及关键通路的基因和蛋白水平进行验证,进一步探究丁苯酞影响能量相关代谢物的分子机制。方法1、构建丁苯酞干预慢性社会挫败应激抑郁小鼠模型,分别灌胃安慰剂(CON+PLA组和CSDS+PLA组)或丁苯酞(CSDS+NBP组)并进行连续10天的应激干预。采用一系列抑郁相关行为学指标评估丁苯酞对抑郁小鼠行为表型的影响;2、应用基于LC-MS/MS的靶向代谢组学方法检测小鼠海马和前额叶能量代谢通路中29个代谢物的水平,分析丁苯酞影响的差异代谢物;结合行为学结果进行相关性分析,筛选出表型相关差异代谢物;3、采用RT-PCR和Western blot方法检测小鼠海马和前额叶TCA循环关键酶、嘌呤受体和抑郁关键分子的基因水平和蛋白水平改变;并对上游AKT/CREB信号通路中关键蛋白AKT、p-AKT、CREB和p-CREB进行验证。结果1、社会挫败模型的抑郁组和对照组相比,具有社会逃避行为、焦虑样和绝望样行为。主要表现在抑郁组小鼠在社会交互实验中的SI值、进入交互区的次数和时间明显减少;在三箱交互实验中进入各箱中的探索次数明显减少;在旷场实验中进入中央区的次数和站立次数显著减少;在悬尾实验中的不动时间明显增加。相比于抑郁组小鼠,丁苯酞组小鼠的行为学结果有显著改变。丁苯酞组小鼠体重明显增加;社会交互实验中SI值和进入交互区的次数显著增加;三箱交互实验中进入各箱中的探索次数显著增加;旷场实验中进入中央区的次数明显增加;悬尾实验中不动时间明显减少。2、靶向代谢组学结果显示,在海马中,抑郁组与对照组相比有5个代谢物(硫胺素焦磷酸(TPP)、二羟丙酮磷酸(DHAP)、二磷酸鸟苷(GDP)、三磷酸鸟苷(GTP)和琥珀酸)明显上调,1个代谢物(葡萄糖-6-磷酸(D-G-6-P))明显下调。丁苯酞组相比于抑郁组有6个差异代谢物(GTP、琥珀酸、草酰乙酸、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD)、3-磷酸-D-甘油酸(3-P-D-G)及磷酸烯醇丙酮酸(PEP))明显下调,1个代谢物(鸟苷酸(GMP))明显上调。在前额叶中,抑郁组与对照组相比发现2个代谢物(柠檬酸和异柠檬酸)明显下调,2个代谢物(NAD和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP))明显上调,而丁苯酞组与抑郁组相比无差异代谢物。差异代谢物主要集中在糖酵解途径和TCA循环,而且海马和前额叶的差异代谢物具有明显的脑区特异性。差异代谢物与行为学的相关性分析结果显示海马中琥珀酸、GMP、3-P-D-G、PEP和草酰乙酸以及前额叶中的柠檬酸和异柠檬酸的水平与行为学的改变密切相关。3、RT-PCR结果显示,相比于抑郁组,丁苯酞组的琥珀酸脱氢酶和P2X1受体的表达在海马中显著上调而琥珀酸合成酶的表达则显著下调;丁苯酞组的柠檬酸合酶表达在前额叶中显著下调。Western blot结果表明,在AKT/CREB通路中,丁苯酞组的p-AKT、p-AKT/AKT、p-CREB的蛋白表达在海马中明显上调;在前额叶中,抑郁组相比于对照组的p-CREB蛋白水平表达明显上调,而丁苯酞组相比于抑郁组表达明显下调。其他蛋白表达水平的改变无统计学差异。结论丁苯酞可有效地改善小鼠的社会逃避行为、焦虑样和绝望样行为。丁苯酞影响了小鼠海马和前额叶中的能量代谢通路中代谢物水平,差异代谢物主要集中在糖酵解和TCA循环,且海马和前额叶的差异代谢物具有明显的脑区差异性;结合行为学结果分析发现差异代谢物与行为学表型改变显著相关。另外,在分子生物学水平上揭示丁苯酞对能量代谢的影响可能与调节AKT/CREB信号通路有关。综上,我们的结果表明丁苯酞可能通过影响AKT/CREB信号通路来改善能量代谢,进而发挥抗抑郁作用。我们的研究发现丁苯酞的抗抑郁作用并阐述其潜在的分子机制,为抑郁症治疗新靶点的发现及新型抗抑郁药物的研究提供参考。