基于BDNF/Akt/mTOR信号通路探讨温阳解郁方调控海马神经元凋亡和突触可塑性的机制

孟丹华; 佘楷杰; 孟晓莹; 巩子汉; 梁文青; 王英; 梁媛; 岳广欣

doi:10.13422/j.cnki.syfjx.20230838

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基于BDNF/Akt/mTOR信号通路探讨温阳解郁方调控海马神经元凋亡和突触可塑性的机制

温阳解郁方治疗抑郁症机制研究专题 | 更新时间：2024-02-04

- 基于BDNF/Akt/mTOR信号通路探讨温阳解郁方调控海马神经元凋亡和突触可塑性的机制
- Wenyang Jieyu Prescription Regulates Hippocampal Neuron Apoptosis and Improves Synaptic Plasticity in Depressed Mice via BDNF/Akt/mTOR Pathway
- 中国实验方剂学杂志 2024年30卷第6期页码：48-57
- 作者机构：
  
  1.中国中医科学院中医基础理论研究所，北京 100700
  2.河南中医药大学基础医学院，郑州 450000
- 作者简介：
  
  孟丹华，在读博士，从事情志病的中医方证研究，E-mail：2830790468@qq.com
  梁媛，副研究员，硕士生导师，从事精神情志类疾病的病理生理基础研究，E-mail：zhongyijichu7@126.com； *
  岳广欣，研究员，博士生导师，从事情志病的中医药防治基础及方证相关研究，E-mail：yuegx73@hotmail.com
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金面上项目(82174251;81573846);中国中医科学科技创新工程重大攻关项目(CI2021A00607);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项(YZ-202107;YZ-202153;YZ-202216)
- DOI：10.13422/j.cnki.syfjx.20230838
  中图分类号： R2-0;R33;R289;R742
- 收稿：2023-02-16，
  
  网络出版：2023-06-28，
  
  纸质出版：2024-03-20
- 稿件说明：
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孟丹华,佘楷杰,孟晓莹等.基于BDNF/Akt/mTOR信号通路探讨温阳解郁方调控海马神经元凋亡和突触可塑性的机制[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(06):48-57.

MENG Danhua,SHE Kaijie,MENG Xiaoying,et al.Wenyang Jieyu Prescription Regulates Hippocampal Neuron Apoptosis and Improves Synaptic Plasticity in Depressed Mice via BDNF/Akt/mTOR Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2024,30(06):48-57.
孟丹华,佘楷杰,孟晓莹等.基于BDNF/Akt/mTOR信号通路探讨温阳解郁方调控海马神经元凋亡和突触可塑性的机制[J].中国实验方剂学杂志,2024,30(06):48-57. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230838.

MENG Danhua,SHE Kaijie,MENG Xiaoying,et al.Wenyang Jieyu Prescription Regulates Hippocampal Neuron Apoptosis and Improves Synaptic Plasticity in Depressed Mice via BDNF/Akt/mTOR Pathway[J].Chinese Journal of Experimental Traditional Medical Formulae,2024,30(06):48-57. DOI： 10.13422/j.cnki.syfjx.20230838.

摘要

目的

探讨温阳解郁方调节“母婴分离+束缚应激（MS+RS）”抑郁小鼠海马神经元凋亡改善突触可塑性的机制。

方法

仔鼠出生第0天（PD0）随机分为空白组10只和造模组50只。造模采用MS+RS建立抑郁模型，PD21离乳后随机分为模型组、温阳组、解郁组、温阳解郁组、氟西汀组，每组10只，PD21~PD111分组给药。糖水偏好、开放旷场、O迷宫及新物体识别行为实验评估小鼠焦虑抑郁和学习记忆能力；免疫组化法（IHC）检测小鼠海马突触后致密物95（PSD95）表达情况；原位末端标记法（TUNEL）染色检测小鼠海马神经元凋亡情况；蛋白免疫印迹法（Western blot）检测海马脑源性神经营养因子（BDNF）、磷酸化酪氨酸蛋白激酶/酪氨酸蛋白激酶（p-TrkB/TrkB）、磷酸化蛋白激酶B/蛋白激酶B（p-Akt/Akt）、磷酸化哺乳动物雷帕霉素靶蛋白/哺乳动物雷帕霉素靶蛋白（p-mTOR/mTOR）、B细胞淋巴瘤-2（Bcl-2）、Bcl-2相关X蛋白（Bax）、胱天蛋白酶-3（Caspase-3）、突触后致密蛋白95（PSD95）、突触素（Syn）蛋白表达情况。

结果

与空白组比较，模型组小鼠糖水偏好程度、中央区停留时间、运动总距离、开臂停留时间和认知指数显著减少（

0.01），IHC结果显示海马PSD95表达明显减少，海马神经元凋亡数量增加（

0.01），BDNF、p-TrkB/TrkB、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR、Bcl-2、p-mTOR/mTOR、PSD95、Syn蛋白表达显著减少（

0.01），Bax、Caspase-3蛋白含量明显增加（

0.05）；与模型组比较，温阳解郁组和氟西汀组糖水偏好程度、5 min中央运动时间、5 min开臂停留时间和认知指数明显增加（

0.05，

0.01），海马PSD95表达明显增加、海马凋亡指数显著增加（

0.01），BDNF、p-TrkB/TrkB、p-Akt/Akt、p-mTOR/mTOR、Bcl-2、PSD95、Syn蛋白含量显著增加（

0.01），Bax、Caspase-3蛋白含量显著减少（

0.01）。

结论

温阳解郁方可以通过BDNF/Akt/mTOR信号通路，改善模型组小鼠神经元凋亡情况，保护海马突触结构和功能，缓解模型组小鼠抑郁样行为，其综合疗效及分子机制效果优于温阳方和解郁方。

Abstract

Objective

To explore the mechanism of Wenyang Jieyu prescription in regulating hippocampal neuron apoptosis and improving synaptic plasticity in the mouse model of depression induced by maternal separation combined with restraint stress.

Method

The mice on postnatal day 0 （PD0） were randomly assigned into a control group （

=10） and a modeling group （

=50）. Maternal separation combined with restraint stress was adopted to establish the mouse model of depression， and the modeled mice were randomized into model， Wenyang prescription， Jieyu prescription， Wenyang Jieyu prescription， and fluoxetine groups （

=10） on the weaning day （PD21）. From PD21 to PD111， the mice were fed with the diets mixed with corresponding medicines. The sucrose preference test， open field test， O-maze test， and novel object recognition test were then conducted to evaluate the depression， memory， and learning abilities of mice. Immunohistochemistry （IHC） was employed to measure the atomic absorbance （

） of postsynaptic density protein 95 （PSD95） in the hippocampus. Terminal-deoxynucleoitidyl transferase-mediated nick-end labeling （TUNEL） was employed to detect the apoptosis of hippocampal neurons. Western blot was employed to determine the protein levels of brain-derived neurotrophic factor （BDNF）， phosphorylated tyrosine kinase receptor B/tyrosine kinase receptor B （p-TrkB/TrkB）， phosphorylated protein kinase B/protein kinase B （p-Akt/Akt）， phosphorylated mammalian target of rapamycin/mammalian target of rapamycin （p-mTOR/mTOR）， B-cell lymphoma-2 （Bcl-2）， Bcl-2-associated X （Bax）， cysteinyl aspartate-specific proteinase-3 （Caspase-3）， synaptophysin （Syn）， and PSD95.

Result

Compared with the control group， the modeling decreased the sucrose preference rate， time spent in central zone within 5 min， total movement distance， time spent in the open arm， and cognition index （

0.01）. Furthermore， it decreased the expression of PSD95， increased the neuron apoptosis in the hippocampus （

0.01）， down-regulated the protein levels of BDNF， p-TrkB/TrkB， p-Akt/Akt， p-mTOR/mTOR， Bcl-2， PSD95， and Syn （

0.01）， and up-regulated the protein levels of Bax and Caspase-3 （

0.05） in the hippocampus. Compared with the model group， Wenyang Jieyu prescription and fluoxetine increased the sucrose preference rate， time spent in central zone within 5 min， total movement distance， time spent in the open arm， and cognition index （

0.05，

0.01）. Moreover， the drugs increased the expression of PSD95， reduced the neuron apoptosis （

0.01）， up-regulated the protein levels of BDNF， p-TrkB/TrkB， p-Akt/Akt， p-mTOR/mTOR， Bcl-2， PSD95， and Syn （

0.01）， and down-regulated the protein levels of Bax and Caspase-3 （

0.01）.

Conclusion

Wenyang Jieyu prescription outperformed Wenyang prescription and Jieyu prescription in the treatment of the depressive behavior induced by maternal separation combined with restraint stress in mice. It exerted the therapeutic effect by reducing the hippocampal neuron apoptosis and improving the synaptic plasticity via the BDNF/Akt/mTOR pathway.

关键词

Keywords

references

SMITH K . Mental health：A world of depression ［J］. Nature ， 2014 ， 515 （ 7526 ）： 181 .

NOBIS A ， ZALEWSKI D ， WASZKIEWICZ N . Peripheral markers of depression ［J］. J Clin Med ， 2020 ， 9 （ 12 ）

KRAUS C ， KADRIU B ， LANZENBERGER R ， et al . Prognosis and improved outcomes in major depression：A review ［J］. Transl Psychiatry ， 2019 ， 9 （ 1 ）： 127 .

GADAD B S ， JHA M K ， CZYSZ A ， et al . Peripheral biomarkers of major depression and antidepressant treatment response：Current knowledge and future outlooks ［J］. J Affect Disord ， 2018 ， 233 ： 3 - 14 .

PENG Z ， ZHANG C ， YAN L ， et al . EPA is more effective than DHA to improve depression-like behavior，glia cell dysfunction and hippcampal apoptosis signaling in a chronic stress-induced rat model of depression ［J］. Int J Mol Sci ， 2020 ， 21 （ 5 ）： 1769 .

欧小龙，黄涛阳 . 柴胡属植物化学成分研究进展［J］. 中药材， 2021 ， 44 （ 3 ）： 749 - 755 .

ZHANG S S ， TIAN Y H ， JIN S J ， et al . Isoflurane produces antidepressant effects inducing BDNF-TrkB signaling in CUMS mice ［J］. Psychopharmacology （Berl）， 2019 ， 236 （ 11 ）： 3301 - 3315 .

XIAO X ， SHANG X ， ZHAI B ， et al . Nicotine alleviates chronic stress-induced anxiety and depressive-like behavior and hippocampal neuropathology via regulating autophagy signaling ［J］. Neurochem Int ， 2018 ， 114 ： 58 - 70 .

佘楷杰，高静静，巩子汉，等 . 母婴分离/束缚应激模型小鼠海马小胶质细胞变化及温阳解郁方的调节作用［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 18 ）： 49 - 57 .

巩子汉，高静静，佘楷杰，等 . 温阳、解郁及温阳解郁方对LPS“二次应激”诱发的抑郁样行为小鼠海马小胶质细胞的影响［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 21 ）： 55 - 62 .

刘燕，邹小娟，丁秀芳，等 . 基于复合应激的肝郁脾虚证小鼠模型的建立与评价［J］. 中华中医药杂志， 2016 ， 31 （ 5 ）： 1840 - 1844 .

陆文君，牛婕，罗武龙，等 . 基于脑脊液蛋白组学探讨二仙汤抗抑郁作用［J］. 中国中西医结合杂志， 2022 ， 42 （ 10 ）： 1231 - 1243 .

薛哲，钱越，赵宗耀，等 . 逍遥散对慢性束缚应激抑郁大鼠海马神经再生的影响［J］. 中华中医药杂志， 2023 ， 38 （ 1 ）： 121 - 125 .

潘明敏，岳广欣 . 从温阳解郁方研究谈抑郁症治疗用药思路［J］. 中国实验方剂学杂志， 2024 ， 30 （ 6 ）： 58 - 65 .

岳广欣，张玲，卢贺起，等 . 温阳解郁法对母婴分离小鼠行为模式及HPA轴功能的影响［J］. 中国中医基础医学杂志， 2014 ， 20 （ 1 ）： 42 - 46 .

孟丹华，佘楷杰，孟晓莹，等 . 基于NLRP3/Caspase-1/IL-1 β 通路探讨温阳解郁方调节小鼠海马突触可塑性的机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2024 ， 30 （ 6 ）： 39 - 47 .

WANG A ， ZOU X ， WU J ， et al . Early-life stress alters synaptic plasticity and mTOR signaling：Correlation with anxiety-like and cognition-related behavior ［J］. Front Genet ， 2020 ， 11 ： 590068 .

SONG A Q ， GAO B ， FAN J J ， et al . NLRP1 inflammasome contributes to chronic stress-induced depressive-like behaviors in mice ［J］. J Neuroinflammation ， 2020 ， 17 （ 1 ）： 178 .

KESSLER R C ， MCLAUGHLIN K A ， GREEN J G ， et al . Childhood adversities and adult psychopathology in the WHO world mental health surveys ［J］. Br J Psychiatry ， 2010 ， 197 （ 5 ）： 378 - 385 .

KAMBALI M Y ， ANSHU K ， KUTTY B M ， et al . Effect of early maternal separation stress on attention， spatial learning and social interaction behaviour ［J］. Exp Brain Res ， 2019 ， 237 （ 8 ）： 1993 - 2010 .

HUANG P ， LI C ， FU T ， et al . Flupirtine attenuates chronic restraint stress-induced cognitive deficits and hippocampal apoptosis in male mice ［J］. Behav Brain Res ， 2015 ， 288 ： 1 - 10 .

BOUVIER E ， BROUILLARD F ， MOLET J ， et al . Nrf2-dependent persistent oxidative stress results in stress-induced vulnerability to depression ［J］. Mol Psychiatry ， 2017 ， 22 （ 12 ）： 1701 - 1713 .

QIAO H ， LI M X ， XU C ， et al . Dendritic spines in depression：What we learned from animal models ［J］. Neural Plast ， 2016 ， 2016 ： 8056370 .

陈世洲，毛国庆，孙玉明，等 . 加味二仙汤治疗阳虚质骨质疏松症临床疗效及机制［J］. 中国实验方剂学杂志， 2020 ， 26 （ 7 ）： 104 - 108 .

纪雅菲，芮翊馨，方洋，等 . 逍遥散正丁醇部位基于IGF-1R β /PI3K/Akt信号通路的抗抑郁作用［J］. 中国实验方剂学杂志， 2021 ， 27 （ 14 ）： 1 - 11 .

YASUDA R . Biophysics of biochemical signaling in dendritic spines：Implications in synaptic plasticity ［J］. Biophys J ， 2017 ， 113 （ 10 ）： 2152 - 2159 .

SEHGAL M ， SONG C ， EHLERS V L ， et al . Learning to learn-intrinsic plasticity as a metaplasticity mechanism for memory formation ［J］. Neurobiol Learn Mem ， 2013 ， 105 ： 186 - 199 .

GANGULY P ， HOLLAND F H ， BRENHOUSE H C . Functional uncoupling NMDAR NR2A subunit from PSD-95 in the Prefrontal Cortex：Effects on behavioral dysfunction and parvalbumin loss after early-life stress ［J］. Neuropsychopharmacology ， 2015 ， 40 （ 12 ）： 2666 - 2675 .

HARPER C B ， MANCINI G ， VAN SLEGTENHORST M ， et al . Altered synaptobrevin-Ⅱ trafficking in neurons expressing a synaptophysin mutation associated with a severe neurodevelopmental disorder ［J］. Neurobiol Dis ， 2017 ， 108 ： 298 - 306 .

柳丽，徐海玲，季凯琳，等 . 神经病理性疼痛致抑郁小鼠脑内BDNF/TrkB/CREB信号的动态变化［J］. 医学研究生学报， 2022 ， 35 （ 11 ）： 1132 - 1137 .

CZABOTAR P E ， LESSENE G ， STRASSER A ， et al . Control of apoptosis by the Bcl-2 protein family：Implications for physiology and therapy ［J］. Nat Rev Mol Cell Biol ， 2014 ， 15 （ 1 ）： 49 - 63 .

SWANTON E ， SAVORY P ， COSULICH S ， et al . Bcl-2 regulates a Caspase-3/Caspase-2 apoptotic cascade in cytosolic extracts ［J］. Oncogene ， 1999 ， 18 （ 10 ）： 1781 - 1787 .

ZHANG H ， WEI M ， SUN N ， et al . Melatonin attenuates chronic stress-induced hippocampal inflammatory response and apoptosis by inhibiting ADAM17/TNF- α axis ［J］. Food Chem Toxicol ， 2022 ， 169 ： 113441 .

MACHAALANI R ， CHEN H . Brain derived neurotrophic factor （BDNF），its tyrosine kinase receptor B （TrkB） and nicotine ［J］. Neurotoxicology ， 2018 ， 65 ： 186 - 195 .

CASAROTTO P C ， GIRYCH M ， FRED S M ， et al . Antidepressant drugs act by directly binding to TRKB neurotrophin receptors ［J］. Cell ， 2021 ， 184 （ 5 ）： 1299 - 1313.e19 .

XU X K ， WANG S Y ， CHEN Y ， et al . Fangjing decoction relieves febrile seizures-induced hippocampal neuron apoptosis in rats via regulating the Akt/mTOR pathway ［J］. Biosci Rep ， 2018 ， doi： 10.1042/BSR20181206 http://dx.doi.org/10.1042/BSR20181206 .

YOON S ， IQBAL H ， KIM S M ， et al . Phytochemicals that act on synaptic plasticity as potential prophylaxis against stress-induced depressive disorder ［J］. Biomol Ther （Seoul）， 2023 ， 31 （ 2 ）： 148 - 160 .

KALE J ， KUTUK O ， BRITO G C ， et al . Phosphorylation switches Bax from promoting to inhibiting apoptosis thereby increasing drug resistance ［J］. EMBO Rep ， 2018 ， doi： 10.15252/embr.201745235 http://dx.doi.org/10.15252/embr.201745235 .

KUMAR D ， SHANKAR S ， SRIVASTAVA R K . Rottlerin induces autophagy and apoptosis in prostate cancer stem cells via PI3K/Akt/mTOR signaling pathway ［J］. Cancer Lett ， 2014 ， 343 （ 2 ）： 179 - 189 .

PARK B ， JE Y T ， CHUN K H . Akt is translocated to the mitochondria during etoposide-induced apoptosis of HeLa cells ［J］. Mol Med Rep ， 2015 ， 12 （ 5 ）： 7577 - 7581 .

HWANG Y ， KIM H C ， SHIN E J . Enhanced neurogenesis is involved in neuroprotection provided by rottlerin against trimethyltin-induced delayed apoptotic neuronal damage ［J］. Life Sci ， 2020 ， 262 ： 118494 .

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