基于NMR技术逍遥散抗抑郁作用代谢组学研究

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选题依据:抑郁症是一种常见的精神疾病,具有高发病率、高复发率和高致残的特点。其危害已越来越引起医药卫生界的重视。由于抑郁症的发病机制复杂,诱因很多,且尚无定论;现有的西药临床治疗效果不甚理想,存在副作用大,起效慢、易复发等问题;而近年关于中医治疗抑郁症的临床报道不断增多且在某些类型的抑郁症上具有独特疗效。因此,国内外已非常关注中药抗抑郁制剂和开发中药抗抑郁新药的研究。逍遥散是治疗抑郁症最常用的经典名方之一,临床及实验研究均显示该方有确切的抗抑郁作用。但是,目前对逍遥散的作用机制的研究一直没有重大的突破。怎样用现代科学技术系统全面阐述逍遥散抗抑郁的作用机制,并能体现该复方多成分、多靶点、作用多样性的特点,是困扰逍遥散乃至中药复方的瓶颈问题。应用代谢组学来理解疾病过程,与中医的整体观和辨“证”论治思维方式不谋而合。代谢组学思想与传统中医药学在许多方面有相关性,将它们有机地结合起来研究可能会有力地推动中医药理论的现代化进程,并科学地阐明中药复方的临床有效性,将成为我国传统医学走向国际化的通用科学语言。  尽管国内外对抑郁症发病机理和逍遥散的抗抑郁机制的研究很多,但无统一定论。因此采用新视角、新技术来阐述其机制具有重大的意义。  目的:通过采用基于NMR的代谢组学新技术重点研究逍遥散抗抑郁活性的作用机理。内容主要有:①结合行为学指标和代谢物轮廓分析比较慢性束缚应激模型(Chronic Restraint Stress,CRS)与慢性不可预知应激模型(Chronic Unpredictable MildStress,CUMS),筛选合适的抑郁模型;②研究慢性不可预知模型和逍遥散干预引起的抑郁症机体内源性代谢产物的变化,获得慢性不可预知和逍遥散给药前后尿液、血液中的代谢指纹图谱;③分析血液、尿液代谢指纹图谱变化的原因,确定与慢性不可预知应激和逍遥散作用机理相关的代谢组学特征性小分子标志化合物;④通过分析相关特征性内源性代谢产物和逍遥散特征代谢物变化,为研究抑郁症疾病的发病机理,阐述逍遥散作用途径和治疗机理提供科学依据。  方法:①动物的选用和分组:选用雄性成年SD大鼠(军事医学科学院实验动物中心),体重180~200g,通过旷场实验(Open-field)进行行为学评分。依据评分结果和体重两个指标来进行分组;②生物样品获取和预处理:造模期间,每天晚上18h至第二天早上8h将大鼠放入代谢笼收集尿液;造模第22天麻醉心室取血液,放入肝素管内。收集的生物样本要及时处理,以5000g/min离心,取上清液。储存于-20℃冰箱中。实验前解冻,15000g/min低温离心,取0.4ml上清液置核磁管中,再加0.2mlPBS缓冲液(PH=7.4),0.1ml D2O,静置10min,进行核磁分析。③核磁条件:300MHZ超导傅立叶核磁共振仪分析,扫描128次;温度25℃;脉冲角度:40°;采集时间:2s;驰豫时间:3s(允许有自旋晶格驰豫T(l));水峰抑制方法:a gated secondaryirradiation field(门控双照射法)。④数据获得与分析:采用MestReC4996核磁图谱处理软件积分图谱,在0-4ppm区间内,以0.04ppm积分区域为单位,每张图得到100个积分数据。再采用MatLab软件进行归一化,以消除浓度对样品的影响;同时对样品数据进行方差、平均值和标准偏差分析以优选样品。最后得到归一化的数据导入SIMCA-P11.0软件包(瑞典,UmetricsAB,Umea)进行模式识别分析,包括主成分分析(PCA)和最小二乘法模式判别(PLS-DA)。  结果:①行为学考察结果显示,与造模前比较,CUMS模型组大鼠的水平穿越格数、竖立次数显著减少,中央格停留时间、粪便粒数均明显增加;大鼠体重明显减少;蔗糖溶液消耗量明显减少;CUMS组与空白组比较,除水平运动外,其它行为指标均有显著性差异。CRS组大鼠精神状态上呈现行为迟缓,目光呆滞,毛色不光滑,但水平运动、垂直运动等几项行为指标没有显著变化。尿液代谢组学考察结果显示CUMS组与空白组各样品散点比较集中,说明组内具有很高的相似性,两组分离比较明显;CRS组点较分散,介于空白与CUMS组之间。说明组内大鼠生理状态各异,显示CRS组造模不是很成功。②造模第21天尿液和血液样品PLS-DA散点图显示,空白组与模型组完全分开;逍遥散高剂量与模型组显著分开,且与空白组比较接近;逍遥散中剂量组与阳性药阿米替林组点比较接近。③空白组(D21-U0)与模型组(D21-U1)尿液代谢物轮廓结合尿液原始核磁图谱显示,与空白组比较,模型组升高的成分为牛胆酸(3.28ppm)、二甲基精氨酸DMA(2.76ppm)、柠檬酸(2.72、2.56ppm)、肉毒碱(3.24ppm)等成分,降低的成分为亮氨酸(0.92ppm)、异亮氨酸(0.96、1.00ppm)以及2.68ppm、0.3-0.6ppm所代表的成分;血液代谢物轮廓结合血液原始核磁图谱显示,与空白组(D21-P0)相比,模型组(D21-P1)升高的成分为NAC-1(2.08ppm)、谷氨酸(2.48ppm)、瓜氨酸(3.16ppm)和1.24-1.28 ppm(脂肪区)所代表的成分,降低的成分脂肪类物质(2.8-3.0ppm)、胆碱(3.28ppm)及3.44、3.96ppm(糖区内)等所代表的物质。④逍遥散高剂量组(D21-U3)与模型组(D21-U1)尿液代谢物轮廓结合尿液原始核磁图谱显示,D21-U3组升高的成分为肌氨酸酐(3.08ppm)、柠檬酸(2.72、2.52ppm)、以及2.32、4.0ppm等代表的未知成分,而降低的成分为糖类(3.80、3.52ppm)、肌氨酸(3.00ppm)、三甲胺(2.90ppm)以及0.5-0.6ppm所代表的成分;血液代谢物轮廓结合血液原始核磁图谱显示,与模型组(D21-P1)相比,逍遥散高剂量组(D21-P3)内降低的成分为NAC-1(2.08ppm)、乳酸(1.48ppm)、肌氨酸(3.04ppm)2.04、2.00、2.60ppm(可能是一些饱和氨基酸)所代表的未知成分含量。升高的成分为脂蛋白(0.72-0.80)ppm、谷氨酸(2.44ppm)、缬氨酸(1.08ppm及醋酸盐(1.92ppm)的含量。⑤逍遥散中剂量组(D21-U4)与阳性阿米替林组(D21-U2)尿液代谢物轮廓结合尿液原始核磁图谱显示, D21-U4组内主要代谢物质有牛胆酸(3.28ppm)以及3.12ppm等代表的未知成分含量,D21-U2组内主要代谢产物三甲胺(2.92ppm)、亮氨酸(0.96ppm)、DMA(2.80ppm)、以及0.2-0.5ppm所代表的成分含量。血代谢物轮廓结合血液原始核磁图谱显示,D21-P4组NAC-2(2.16ppm)、谷胱甘肽(2.56ppm)、3.56ppm(糖区)为主要特征标记物。胆碱(3.12、3.24 ppm)、肌氨酸酐(3.92ppm)3.96-4.00ppm(糖区)含量为D21-P2主要的特征成分。⑥模型组尿液和代谢物轮廓随造模时间的变化,从散点图可以看出,第1天(D1)到第14天(D14),各组样品点都比较分散,混合在一起,显示组内差异比较大。D18与D21样品与其它组显著分开,但D18比较分散。在21天模型分析,显示模型组大鼠全部造模成功,D18有部分大鼠造模成功。载荷图显示红色Y点与sores图中各组拟合的中心点相一致。得到整个21天造模过程中样品散点的变化趋势:尿液沿w* c2负轴逐渐到w*c1正轴。⑦第1天到第18天,各组样品点都比较分散,混合在一起,显示组内差异比较大。D21样品点相对比较集中,组内差异不大。与其他组距离较远,在21天模型分析,显示高剂量逍遥散组抗抑郁效果明显。载荷图中得出整个21天造模过程的趋势:先沿w*c1负轴逐渐到w*c1正轴,再沿w*c2的正轴到w*c2负轴。  结论:①通过行为学和代谢组学考察慢性束缚和慢性不可预知应激模型,两种方法均显示CUMS模型较CRS成功。行为学指标显示动物外在的表现,造模后反应迟钝,行动缓慢,对糖水兴趣降低,初步达到与人行为上相似性;代谢组学反应内源性代谢产物的变化形式,造模第21天,散点图显示CUMS组内大鼠团聚在一起,证明组内个体生理状态具有很高的相似性;与空白组距离较远,显示代谢物与空白组已经发生很大的变化。因此是更有效的抑郁模型,将应用于后续基于代谢组学的逍遥散抗抑郁机制的基础研究。②通过对所有样品的尿液和血液代谢轮廓分析,空白组与模型组完全分开,显示模型建立比较成功,与行为学结论一致,验证CUMS模型的可重复性;逍遥散高剂量与模型组显著分开,且与空白组比较接近,显示高剂量组具有明显的抗抑郁作用;逍遥散中剂量组与阳性药阿米替林组比较接近,表明两种抗抑郁作用效果基本一致。③空白组与模型组尿液和血液代谢物轮廓结合原始核磁图谱显示模型组的特征标记物,模型组尿液特征代谢物为牛胆酸、DMA、柠檬酸、肉毒碱、亮氨酸、异亮氨酸,血液特征代谢物NAC-1、谷氨酸、瓜氨酸(3.16ppm)、胆碱等物质;逍遥散高剂量组与模型组比较显示逍遥散的特征标记物,尿液特征成分可能是肌氨酸酐、柠檬酸、肌氨酸和三甲胺,血液代谢物NAC-1、乳酸、肌氨酸、脂蛋白、谷氨酸、缬氨酸及醋酸盐;逍遥散中剂量组与阳性阿米替林组比较显示中药和西药的不同特征代谢标记物,尿液牛胆酸、三甲胺、亮氨酸、DMA;血液代谢物轮廓结合血液原始核磁图谱显示,血液为NAC-2、谷胱甘肽、胆碱、肌氨酸酐。④模型组尿液动态分析显示CUMS模型在造模第18天开始显效,至21天建造成功。逍遥散高剂量组尿液动态分析显示,在整个21天治疗过程,都对老鼠有抗抑郁作用,至第21天效果明显,基本达到治疗效果,证明21天造模时间合适。
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