慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬Belin-1、LC3的表達(dá)變化及逍遙散的調(diào)節(jié)作用

王亭曄 李曉娟 周雪明 潘秋霞 陳家旭

(北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，北京，100029)

慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬Belin-1、LC3的表達(dá)變化及逍遙散的調(diào)節(jié)作用

王亭曄 李曉娟 周雪明 潘秋霞 陳家旭

(北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院，北京，100029)

目的：觀察慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠模型中海馬自噬標(biāo)志蛋白Belin-1及LC3的表達(dá)變化情況，探討逍遙散對(duì)其的調(diào)節(jié)作用。方法：20只Wistar大鼠隨機(jī)分為4組(n=5):正常組、模型組、逍遙散組、氟西汀組。采用21 d慢性束縛應(yīng)激方法建立抑郁癥大鼠模型，利用免疫組織化學(xué)方法檢測(cè)大鼠海馬CA3區(qū)Belin-1、LC3表達(dá)情況。結(jié)果：Belin-1、LC3在各組中較正常組均有較明顯的表達(dá)(P<0.05)。與模型組相比，逍遙散能明顯下調(diào)Belin-1、LC3的表達(dá)(P<0.05)。結(jié)論：慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬自噬相關(guān)蛋白Belin-1、LC3表達(dá)有變化，提示自噬可能是抑郁癥發(fā)病機(jī)制之一，且逍遙散治療抑郁癥的機(jī)制可能與調(diào)節(jié)自噬標(biāo)志蛋白Belin-1、LC3有關(guān)。

逍遙散；抑郁癥；自噬；Beclin-1;LCA

隨著社會(huì)壓力的增加，抑郁癥的患病率也逐年增加，抑郁癥現(xiàn)已成為臨床常見(jiàn)的精神疾病之一。抑郁癥屬于中醫(yī)郁證、百合病等的范疇，臨床表現(xiàn)以情緒低落為主要特征，嚴(yán)重時(shí)甚至伴隨幻覺(jué)妄想和自殺傾向。世界衛(wèi)生組織于2001年將重度抑郁癥(Major Depressive Disorder，MDD)列為導(dǎo)致生活殘疾的第一大原因。臨床及基礎(chǔ)研究對(duì)于抑郁癥的相關(guān)機(jī)制、治療方法也逐漸深入。近年研究表明抑郁癥患者大腦中海馬、杏仁核等部位出現(xiàn)明顯的萎縮、體積縮小現(xiàn)象。已有研究提出自噬與抑郁癥之間具有聯(lián)系，海馬部位的萎縮及海馬神經(jīng)元的凋亡可能與自噬有關(guān)[1-4]。自噬(autophagy)是一種自我消滅的機(jī)制(self-eating mechanism)，對(duì)于聚集的蛋白質(zhì)以及功能失調(diào)細(xì)胞器是關(guān)鍵的清潔機(jī)制[5]。在維持細(xì)胞內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)中起著十分關(guān)鍵的作用。自噬對(duì)于大多數(shù)組織細(xì)胞均有重要作用，其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中也發(fā)揮著重要作用。LC3與Beclin-1是2種具有代表性的自噬標(biāo)志蛋白，LC3參與自噬體膜的形成[6]，Beclin 1則是細(xì)胞自噬的一個(gè)關(guān)鍵調(diào)控因子，是自噬體形成不可或缺的條件[7]。逍遙散作為中醫(yī)傳統(tǒng)方劑，在治療抑郁癥方面也具有較好的療效，對(duì)其治療抑郁癥的相關(guān)機(jī)制研究也多見(jiàn)報(bào)道[8-9]，現(xiàn)已成為治療抑郁癥的常用方劑。

我們課題組在前期研究中通過(guò)慢性束縛應(yīng)激，成功建立了抑郁癥大鼠模型的造模方法，且具有較好的穩(wěn)定性[10]。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)慢性束縛應(yīng)激方法建立抑郁癥大鼠模型，觀察抑郁癥大鼠海馬自噬標(biāo)志蛋白Belin-1、LC3的表達(dá)變化以及中藥復(fù)方逍遙散對(duì)其的調(diào)節(jié)作用，探討慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬相關(guān)自噬蛋白表達(dá)變化，為揭示抑郁癥的發(fā)病機(jī)制及逍遙散的治療機(jī)制提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

1.1.1 動(dòng)物 SPF級(jí)雄性Wistar大鼠20只，4周齡，體質(zhì)量(170±20)g。購(gòu)自北京維通利華實(shí)驗(yàn)動(dòng)物技術(shù)有限公司，動(dòng)物合格證號(hào)：SCXK(京)2012-0001，實(shí)驗(yàn)在北京中醫(yī)藥大學(xué)屏障環(huán)境動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行[SYXK(京)2011-0024]。

1.1.2 試劑與儀器 試劑：PBS溶液(Solarbio)，4%多聚甲醛溶液(0.1 μmol/L的PBS溶液配制，pH為7.4)，Anti-Beclin 1 antibody ab62557，Anti-LC3A/B anti body ab58610(abcam)；抗體稀釋液(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司)；羊抗兔二抗工作液(北京中杉金橋生物技術(shù)有限公司);二甲苯(北京化工廠)，無(wú)水乙醇(北京化工廠)。

儀器：大鼠束縛架：自制T型束縛臺(tái)：底座寬10 cm、長(zhǎng)20 cm、厚2.8 cm，上端束縛臺(tái)長(zhǎng)22 cm，最寬處6.6 cm，前端有固定頭部的小架和適合四肢放置的凹槽，上端束縛臺(tái)有兩條可調(diào)節(jié)的粘貼軟帶。顯微鏡Nikon E200(Nikon，Japan)，正置智能型顯微鏡及采集系統(tǒng)(奧林巴斯(中國(guó))有限公司)

1.2 方法

1.2.1 動(dòng)物與分組 大鼠均在SPF級(jí)動(dòng)物實(shí)驗(yàn)室飼養(yǎng)。適應(yīng)性飼養(yǎng)1周后，按照體重隨機(jī)分為4組：正常組、模型組、逍遙散組、氟西汀組，每組5只。

1.2.2 藥物制備 實(shí)驗(yàn)所用逍遙散源于《太平惠民和劑局方》，按照原方比例購(gòu)買(mǎi)柴胡、當(dāng)歸、白芍、白術(shù)、茯苓、炙甘草、薄荷、生姜共4 200 g原藥材。上述藥材均購(gòu)于北京同仁堂有限公司。嚴(yán)格按照制備工藝制成逍遙散干浸膏備用，使用時(shí)用生理鹽水按照所需濃度進(jìn)行配制。鹽酸氟西汀膠囊(生產(chǎn)廠：Patheon France；分包裝廠：禮來(lái)蘇州制藥有限公司；批號(hào)：0955A)，規(guī)格20 mg/粒(成人用藥量為20 mg/d)，給藥時(shí)按大鼠用藥量進(jìn)行換算。

1.2.3 模型制備 抑郁癥大鼠模型的建立采用本課題所建立的穩(wěn)定的21 d慢性束縛應(yīng)激方法，即將模型組、逍遙散組及氟西汀組大鼠每日在隨機(jī)時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行束縛，每次3 h,連續(xù)束縛21 d，正常組不進(jìn)行束縛，僅在相同的時(shí)間段內(nèi)禁食禁水。

1.2.4 藥物干預(yù) 在慢性束縛應(yīng)激造模開(kāi)始后，逍遙散組大鼠每日灌服逍遙散，氟西汀組每日灌服鹽酸氟西汀，按人體用藥大鼠等效劑量換算后作為大鼠用藥量[9]。大鼠用逍遙散的量=6.17(系數(shù))×生藥/60 kg(一般成人體質(zhì)量)×藥物提取率(實(shí)際干粉量/實(shí)際生藥量)，計(jì)算得出本實(shí)驗(yàn)中逍遙散組大鼠的給藥量為3.854 g/(kg·d)，1次/d，給藥體積為1 mL/100 g體質(zhì)量。氟西汀組大鼠給藥量為。模型組與正常組大鼠灌服等量生理鹽水作為對(duì)照。

1.2.5 免疫組化檢測(cè) 各組大鼠在21 d束縛結(jié)束之后，隨機(jī)選取5只用4%多聚甲醛灌注固定后制備大腦石蠟切片。切片脫蠟、水化后，滴加3%H2O2去離子水室溫靜置10 min阻斷內(nèi)源性過(guò)氧化物酶，用PBS溶液沖洗2 min×3次，進(jìn)行抗原修復(fù)后PBS溶液浸泡3 min×3次，室溫下用羊血清孵育30 min。滴加一抗50 μL 4 ℃過(guò)夜，室溫復(fù)溫1 h后用PBS溶液沖洗3 min×3次；滴加二抗50 μL，室溫孵育10 min，PBS溶液沖洗3 min×3次。在顯微鏡下滴加DAB工作液顯色，鏡檢控制直至顯色滿意后流水沖洗終止顯色反應(yīng)。將切片置于蘇木素中復(fù)染，常規(guī)脫水透明后封片。每只動(dòng)物選取3張切片，每張切片隨機(jī)選取3個(gè)視野進(jìn)行觀察。計(jì)數(shù)每個(gè)視野有棕黃色顆粒的陽(yáng)性細(xì)胞，取其均值進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

2 結(jié)果

2.1 大鼠海馬CA3區(qū)Beclin-1表達(dá)情況 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，除正常組外其他3組均可見(jiàn)Beclin1在大鼠海馬CA3區(qū)有明顯陽(yáng)性表達(dá)，正常組有少量表達(dá)。與正常組相比，其他3組大鼠海馬CA3區(qū)Beclin 1表達(dá)增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組相比，逍遙散組與氟西汀組表達(dá)量有減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。具體見(jiàn)表1、圖1。

表1 大鼠海馬CA3區(qū)Beclin1陽(yáng)性表達(dá)情況

注：與正常組相比，*P<0.05，與模型組相比，△P<0.05。

2.2 大鼠海馬CA3區(qū)LC3表達(dá)情況 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，除正常組外其他3組均可見(jiàn)LC3在大鼠海馬CA3區(qū)有陽(yáng)性細(xì)胞表達(dá)，正常組有少量表達(dá)。與正常組相比，其他3組大鼠海馬CA3區(qū)LC3表達(dá)增加，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)；與模型組相比，逍遙散組與氟西汀組表達(dá)量有減少，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)。見(jiàn)表2、圖2。

圖1 大鼠海馬CA3區(qū)Beclin1免疫組化結(jié)果(×400)表2 大鼠海馬CA3區(qū)LC3陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)的比較

組別LC3A/B陽(yáng)性細(xì)胞數(shù)(x±s)正常組10.25±1.26逍遙散組19.45±1.71*△模型組28.67±1.67*氟西汀組19.06±1.61*△

注：與正常組相比，*P<0.05，與模型組相比，△P<0.05。

圖2 大鼠海馬CA3區(qū)LC3A/B免疫組化結(jié)果(×400)

3 討論

正常細(xì)胞的生長(zhǎng)發(fā)育需要一個(gè)對(duì)蛋白質(zhì)合成和降解之間的平衡進(jìn)行調(diào)節(jié)的過(guò)程，真核細(xì)胞具有2種主要的降解途徑：泛素蛋白酶體途徑和自噬(Autophagy)途徑。自噬可分為大自噬(Macroautophagy)、小自噬(Microautophagy)、分子伴侶介導(dǎo)的自噬(Chaperon-mediated Autophagy，CMA)等類(lèi)型[11]。不同類(lèi)型的自噬其發(fā)生過(guò)程不同,參與的蛋白分子也不同，Belin-1、LC3是自噬過(guò)程中2種常見(jiàn)的自噬體標(biāo)志物[6]。Beclin 1是酵母自噬相關(guān)基因Atg6/Vps30的哺乳動(dòng)物同源基因，是首個(gè)被鑒定的介導(dǎo)哺乳動(dòng)物自噬的基因，其最主要的作用在于調(diào)控自噬體膜的合成[12]。LC3參與了自噬體膜的形成，包括2種可相互轉(zhuǎn)化的形式即LC3-I和LC3-II。細(xì)胞內(nèi)新合成的LC3經(jīng)過(guò)加工，成為胞質(zhì)可溶形式的LC3-I，后者經(jīng)泛素化加工修飾，與自噬體膜表面的PE結(jié)合，成為膜結(jié)合形式的LC3-II。LC3-II定位于前自噬體和自噬體，是自噬體的標(biāo)志分子，隨自噬體膜的增多而增加[13]。MAP1LC3A、MAP1LC3B、MAP1LC3C是大鼠Map1LC3的3種亞型，這3種亞型在不同的人類(lèi)組織中存在不同的表達(dá)模式，研究表明MAP1LC3的3種亞型在翻譯后修飾中存在差異[14]。針對(duì)抑郁癥發(fā)病機(jī)制的相關(guān)研究表明抑郁癥患者存在海馬神經(jīng)元凋亡的情況，自噬能對(duì)應(yīng)激狀態(tài)下的神經(jīng)元起到保護(hù)作用，實(shí)驗(yàn)研究表明在化學(xué)誘導(dǎo)的長(zhǎng)期抑郁癥細(xì)胞模型中存在LC3-II這一自噬標(biāo)志物的上調(diào)[15]?？挂钟羲幇⒚滋媪?AMI)和選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑西酞普蘭(CIT)能增加自噬標(biāo)志物L(fēng)C3-II和Beclin1在抑郁癥患者體內(nèi)的表達(dá)[16]。

已有文獻(xiàn)報(bào)道證明發(fā)生抑郁癥時(shí)海馬神經(jīng)元接受的應(yīng)激能導(dǎo)致自噬發(fā)生[17]，且氟西汀能下調(diào)慢性不可預(yù)知應(yīng)激(CUMS)抑郁大鼠細(xì)胞自噬關(guān)鍵基因Beclin1和LC3的mRNA及蛋白表達(dá)[18]。提示自噬現(xiàn)象與抑郁癥的發(fā)生關(guān)系緊密在本實(shí)驗(yàn)中，通過(guò)慢性束縛應(yīng)激造模方法建立抑郁癥大鼠模型，采用氟西汀作為陽(yáng)性對(duì)照藥驗(yàn)證抑郁癥模型。在成功建立慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠模型后，采用逍遙散干預(yù)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明在慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬CA3區(qū)2個(gè)自噬標(biāo)志蛋白Beclin-1、LC3表達(dá)均較正常組明顯增多，說(shuō)明在抑郁癥大鼠海馬存在自噬現(xiàn)象，提示自噬可能是抑郁癥的發(fā)病機(jī)制之一，且Beclin1和LC3在其海馬自噬中發(fā)揮作用。在課題組前期研究已發(fā)現(xiàn)中藥傳統(tǒng)方劑逍遙散對(duì)于抑郁癥有較好的治療效果，試驗(yàn)中采用逍遙散干預(yù)治療之后發(fā)現(xiàn)逍遙散能下調(diào)慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬CA3區(qū)Beclin-1和LC3的表達(dá)，提示逍遙散治療抑郁癥的機(jī)制可能是通過(guò)調(diào)節(jié)2個(gè)自噬標(biāo)志蛋白從而抑制自噬現(xiàn)象。然而本實(shí)驗(yàn)仍有不足之處，未通過(guò)電鏡觀察海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)改變直觀地觀察模型大鼠海馬部位的神經(jīng)元凋亡以及自噬現(xiàn)象。同時(shí)在本實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上運(yùn)用RT-PCT及Western Blotting測(cè)定海馬Belin-1、LC3基因及蛋白表達(dá)變化情況能更清晰地從多角度多層次說(shuō)明自噬相關(guān)蛋白Belin-1、LC3在慢性束縛應(yīng)激抑郁癥大鼠海馬中的變化，從而揭示其與自噬在抑郁癥發(fā)病機(jī)制中的作用。希望在今后的工作中能進(jìn)一步完善研究。

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(2017-02-20收稿 責(zé)任編輯：洪志強(qiáng))

Effects of Xiaoyaosan Decoction on the expression of Belin-1 and LC3 inhippocampus of rats with depression induced by chronic restraint stress

Wang Tingye, Li Xiaojuan, Zhou Xueming, Pan Qiuxia, Chen Jiaxu

(SchoolofBasicMedicalScience,BeijingUniversityofChineseMedicine,Beijing100029,China)

Objective:To observe the effects of Xiaoyaosan Decoction on the expression of Belin-1 and LC3 in hippocampus of rats with depression induced by chronic restraint stress. Methods:A total of 20 Wistar rats were randomly divided into 4 groups：the control group, the model group, the Xiaoyaosan (XYS) group and the fluoxetine group. Depression model was established by 21-day chronic restraint stress, and the expression of Belin-1 and LC3 in CA3 of rats′ hippocampus was detected by immunohistochemistry. Results:There is significant differences between the control group and other groups (P<0.05). Xiaoyaosan Decoction could down-regulated the expression of Belin-1 and LC3 (P<0.05). Conclusion:The expression of Belin-1 and LC3 in hippocampus of rats with depression induced by chronic restraint stress indicated that autophagy may be part of the mechanism of depression. The effect of Xiaoyaosan Decoction on depression could be related to the regulation of Belin-1 and LC3.

Xiaoyaosan Decoction; Depression; Autophagy; Beclin-1; LCA

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)：81473597；81630104)；北京市自然科學(xué)基金項(xiàng)目(編號(hào)7152093)

陳家旭，男，教授，博士研究生導(dǎo)師，北京市朝陽(yáng)區(qū)北三環(huán)東路11號(hào)北京中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院中醫(yī)診斷系83號(hào)信箱，郵編：100029，Tel：(010)64286656，E-mail：chenjx@bucm.edu.cn

R228

A

10.3969/j.issn.1673-7202.2017.03.007