石菖蒲對抑郁模型大鼠海馬組織mTOR信號通路相關蛋白表達的影響

王 鵬， 吳貽明

上海市楊浦區精神衛生中心，上海 200090

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石菖蒲對抑郁模型大鼠海馬組織mTOR信號通路相關蛋白表達的影響

王 鵬， 吳貽明

上海市楊浦區精神衛生中心，上海 200090

目的： 探討石菖蒲對抑郁模型大鼠海馬組織mTOR信號通路相關蛋白表達的影響。方法： 采用孤養結合慢性不可預見應激方法造成大鼠抑郁，在7、14、21、28 d時，檢測各組大鼠曠場實驗中水平運動、垂直運動得分，并用Western印跡法檢測各組大鼠海馬組織mTOR信號通路相關蛋白的表達變化。結果： 21 d、28 d時，與對照組比較， 模型組垂直運動和水平運動得分減少(P<0.01)；與模型組比較， 中、西藥組垂直運動和水平運動得分增加(P<0.05、0.01)。21 d、28 d時，與對照組比較，模型組大鼠海馬Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白的表達下調(P<0.01)；與模型組比較，中、西藥組大鼠海馬Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表達增加(P<0.01)。結論： 石菖蒲的抗抑郁效應可能通過激活mTOR信號通路相關蛋白的表達而實現。

石菖蒲；抑郁癥；mTOR信號通路

抑郁癥是一種常見的心境障礙，以情緒低落、興趣喪失等為主要臨床表現[1]。孤養結合慢性不可預知性應激能造成較理想的抑郁狀態[2]，是目前最好的抑郁癥造模方式[3]。mTOR是一種非典型絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶，其作用是調控蛋白質翻譯起始階段。近期研究[4]發現，通過激活mTOR信號通路，可抑制抑郁癥行為，其通過上調多種突觸發生相關蛋白 (4E-BPl、 p70S6K)的磷酸化水平，進而提高神經突觸的成熟程度和數量，產生抗抑郁效果。

石菖蒲具有開竅豁痰、 醒神益智等功效，可用于治療抑郁癥等精神疾患。動物實驗[5]表明，石菖蒲湯對孤養結合慢性不可預知性應激動物抑郁模型有明顯的抗抑郁作用。但關于石菖蒲對抑郁癥模型中mTOR信號通路作用的研究較少。石菖蒲抗抑郁的機制仍不清楚。本研究建立孤養結合慢性應激抑郁大鼠模型，觀察在形成抑郁的不同時間點，石菖蒲激活抑郁模型大鼠海馬mTOR通路相關蛋白表達的情況。

1 材料與方法

1.1 實驗動物和分組 雄性健康(清潔級)SD大鼠48只，體質量200～220 g，由復旦大學實驗動物科學部提供，動物使用合格證號: SYXK(滬)2009-0082。按照數字隨機方式，將大鼠分成4組：對照組、模型組、中藥組和西藥組，各12只。中藥組：石菖蒲(上海中醫藥大學提供)10 g·kg﹣1·d﹣1灌胃；西藥組:氟西汀(常州四藥制藥有限公司提供)1.3 mg·kg﹣1·d﹣1灌胃；模型組和對照組：0.9%氯化鈉液1.5 mL·kg﹣1·d﹣1灌胃。每日9:00開始灌胃，持續28 d。

1.2 實驗材料 Western組織裂解液、考馬斯亮藍蛋白檢測試劑盒由武漢博士德生物工程有限公司提供；兔抗人Akt、mTOR、p70S6K、elF-4E蛋白多克隆抗體和辣根酶標記山羊抗兔IgG由美國Santa Cruze公司提供。

1.3 孤養結合慢性不可預知性應激抑郁模型建立[6]大鼠均單籠飼養，24 h禁食，通宵照明，48 ℃ 烘箱熱烘6 min，2℃ 冷水中游泳6 min，懸尾3 min，夾尾3 min，110 V電擊足底3 min，高速水平振蕩6 min。在21 d內隨機使用以上刺激方法，每種刺激出現2次，每天1種；為使大鼠不能預料刺激的發生，同種刺激不能連續出現。

1.4 檢測指標和方法 在實驗的7、14、21和28 d，每組隨機選擇3只大鼠，進行曠場實驗，斷頭取腦，用Western印記法檢測mTOR通路相關蛋白的表達。

1.4.1 曠場實驗 分別在7、14、21和28 d，進行曠場實驗。以動物穿越曠場試驗箱底面方塊數(四爪都進入方格)為水平活動得分；以兩前爪騰空或攀附墻壁為垂直活動得分。每次實驗5 min。

1.4.2 Western印記 提取海馬組織，根據組織樣品的光密度(D)值調節蛋白濃度，測定Akt、mTOR 、p70S6K和elF-4E蛋白相對表達量，用目的蛋白/GAPDH灰度值表示。

2 結 果

2.1 曠場實驗 結果(表 1～2)表明：在21d、28d，與對照組比較，模型組大鼠水平運動、垂直運動得分減少(P<0.01)；在21、28d, 與模型組比較，中、西藥組水平運動和垂直運動得分增加(P<0.05、0.01)。

2.2 大鼠海馬Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表達情況 結果(表 3～6)表明：在21、28d，與對照組比較，模型組Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表達下調(P<0.01)；在21、28d，與模型組比較，中、西藥組Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表達上調(P<0.01)。

表1 各組大鼠水平運動評分比較 分; n=3,

**P<0.01與對照組比較；#P<0.05與模型組比較；##P<0.01與模型組比較

表2 各組大鼠垂直運動評分比較 分; n=3,

**P<0.01與對照組比較；#P<0.05與模型組比較；##P<0.01與模型組比較

表3 各組大鼠海馬Akt蛋白相對表達量比較 %; n=3,

**P<0.01與對照組比較；##P<0.01與模型組比較

表4 各組大鼠海馬mTOR蛋白相對表達量比較 %; n=3,

**P<0.01與對照組比較；##P<0.01與模型組比較

表5 各組大鼠海馬p70S6K蛋白相對表達量比較 %; n=3,

**P<0.01與對照組比較；##P<0.01與模型組比較

表6 各組大鼠海馬eIF-4E蛋白相對表達量比較 %; n=3,

**P<0.01與對照組比較;##P<0.01與模型組比較

3 討 論

石菖蒲具有廣泛的中樞神經系統調節作用。本研究中，在石菖蒲和氟西汀治療后21 d、28 d，抑郁模型大鼠垂直運動評分和水平運動評分較模型組顯著提高，即抑郁模型大鼠對新鮮環境的好奇程度和活動明顯改善。由此推斷，對于抑郁模型大鼠，石菖蒲有較好的抗抑郁效應，在治療21 d效果尤為明顯，延長治療時間，在28 d效應仍明顯。

mTOR信號通路在抑郁癥發病和抗抑郁治療中的作用近年來受到關注。mTOR主要通過作用于p70S6K調控真核啟動因子4E-BPl和S6K1，進一步調節下游蛋白質的翻譯[7]。Liu等[8]認為，mTOR信號通路與突觸可塑性有關。Li等[4]對抑郁模型大鼠或抑郁癥死亡患者大腦皮質的研究提示，壓力和抑郁可能導致前額皮質錐體神經元萎縮；激活mTOR信號通路可增加神經突觸的數量及成熟程度，最終產生抗抑郁效果，而用mTOR拮抗劑阻斷mTOR途徑則可能加重抑郁行為。

本研究發現，大鼠海馬組織mTOR通路相關蛋白Akt、p70S6K和elF-4E表達在抑郁形成過程中呈下降趨勢，21 d、28 d模型組mTOR通路相關蛋白表達低于對照組，提示石菖蒲可能通過激活mTOR信號通路發揮其抗抑郁效應；而Liu等[8]的研究表明，mTOR信號通路與蛋白質合成與突觸可塑性有關，由此推斷，石菖蒲抗抑郁效應的藥理機制可能與激活mTOR信號通路，繼而增加海馬蛋白質合成與突觸可塑性有關，但仍需進一步研究。

[ 1 ] Schmidt DR,Dantas RA,Marziale MH.Anxiety and depression among nursing professionals who work in surgical units[J].Rev Esc Enferm USP,2011,45(2):487-493.

[ 2 ] Hennessy MB,Deak T,Schiml-Webb PA.Stress-induced sickness behaviors: an alternative hypothesis for responses during maternal separation[J].Dev Psychobiol,2001,39(2):76-83.

[ 3 ] D' Aquila PS,Peana AT,Carboni V,et al.Exploratory behaviour and grooming after repeated restraint and chronic mildstress: effect of desipramine[J].Eur J Pharmacol,2000,399(1):43-47.

[ 4 ] Li N，Lee B，Liu RJ，et al. mTOR-dependent synapse formation underlies the rapid antidepressant effects of NMDA antagonists[J]．Science，2010，329(5994)：959-964．

[ 5 ] 李明亞, 陳紅梅. 石菖蒲對行為絕望動物抑郁模型的抗抑郁作用[J]. 中藥材, 2001,244 (1):40-41 .

[ 6 ] Luo DD,An SC,Zhang X.Involvement of hippocampalserotonin and neuropeptide Y in depression induced by chronic unpredicted mild stress[J].Brain Res Bull,2008,77(1):8-12.

[ 7 ] 陳洪菊，屈 藝，母得志．mTOR信號通路的生物學功能[J]．生命的化學，2010，30(4)：555-561．

[ 8 ] Liu RJ，Aghajanian GK. Stress blunts serotonin and hypocretin-evoked EPSCs in prefrontal cortex: role of corticesterone-mediated apical dendritic trophy[J]．Proc Natl Acad Sci USA, 2008,105(1)：359-364.

[本文編輯] 姬靜芳

Effects of Rhizoma Acori Tatarinowii (Shi Chang Pu) on expression of mTOR signaling pathway related protein in hippocampus of depression model rats

WANG Peng, WU Yi-ming

Mental Health Center of Shanghai Yangpu District, Shanghai 200090, China

Objective： To explore the effects of rhizoma acori tatarinowii on mTOR signaling pathway in the hippocampus of depression model rats. Methods： The rat models with depression induced by isolation and chronic unpredictable stress were studied. Models were randomly divided into four groups and the rats of each group were intragastrically perfused with corresponding interventions at the 7th, 14th, 21st, and 28th day. The horizontal movement and vertical movement scores in the open field test were got, and the expressions of mTOR protein and Akt, p70S6K, elF-4E protein in the hippocampus were examined by Western blotting. Results： On the 21st and 28th day, the horizontal motion and vertical motion scores in the open field test of the model group was lower than those of the control group(P<0.01).The horizontal motion and vertical motion scores in the open field test of Chinese medicine group and western medicine group were higher than those of the model group (P<0.05 andP<0.01). On the 21st and 28th day, mTOR, Akt, p70S6K or elF-4E protein expressions in the hippocampus of the rats in the model group were lower than those in the control group (P<0.01). The expressions of mTOR protein and Akt, p70S6K, elF-4E protein in the hippocampus of the rats in Chinese medicine group and western medicine group were higher than those in the model group (P<0.01). Conclusions： The anti-depressant effect of rhizoma acori tatarinowii can be realized by upregulating mTOR, Akt, p70S6K or elF-4E protein expressions in the hippocampus.

rhizoma acori tatarinowii; depression; mTOR signaling pathway

2015-12-06 [接受日期] 2016-04-08

王 鵬，住院醫師. E-mail:159106841@qq.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2016.20150888

短篇論著

R 971+.4

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