Постинсультная депрессия (ПИД) является распространенным осложнением инсульта: примерно треть людей, переживших инсульт, страдают от ПИД, что может привести к замедлению восстановления и увеличению инвалидизации [1]. В настоящее время трициклические антидепрессанты (ТЦА) и селективные ингибиторы обратного захвата серотонина (СИОЗС) являются основным методом лечения СД[2-3], однако патогенез СД до конца не изучен.
Пациенты с PSD и большим депрессивным расстройством (MDD) имеют некоторые общие черты: такие симптомы, как подавленное настроение, неустойчивое настроение и потеря интереса, а также снижение уровня 5-гидрокситриптамина, дофамина и норэпинефрина - основные патологические изменения у пациентов с PSD и MDD[5] , но недостаток 5-гидрокситриптамина, дофамина и норэпинефрина не является основным патологическим изменением при PSD[7] , а недостаток 5-гидрокситриптамина, дофамина и норэпинефрина является основным патологическим изменением при PSD[8] . - 7], однако исследований, посвященных особенностям поражения мозга при СРП и БДР в обеих животных моделях, недостаточно. Изучение общих патогенетических механизмов СРП и БДР может помочь в исследовании общих изменений в развитии депрессии при различных сценариях и обеспечить более глубокое понимание патогенеза депрессии, а также основу для поиска потенциальных терапевтических мишеней.
Медиальная префронтальная кора (МПФК) является одной из основных областей мозга для исследования депрессии, и предыдущие исследования позволили предположить, что рецепторы α-амино-3-гидрокси-5-метил-4-изомзопропионовой кислоты (AMPAR), рецепторы N-метил-D-аспартата (NMDAR), префронтальная и поясная кора (NMDAR) имеют ту же функцию, что и медиальная префронтальная кора (МПК), а префронтальная и поясная кора (NMDAR) имеют ту же функцию, что и медиальная префронтальная кора (МПК). Рецепторы (AMPAR), N-метил-D-аспартат рецепторы (NMDAR) и лобно-лимбические цепи, включая префронтальную долю и поясную кору, потенциально связаны с МФК и депрессией[8-10] . В настоящем исследовании мы создали модель мыши PSD[11] и модель мыши хронической депрессии социального поражения (CSDS)[12] для моделирования PSD и MDD, проанализировали изменения нейротрансмиттеров, аминокислот и других метаболитов в области мозга mPFC мышей каждой группы с помощью метаболизма, направленного на нейротрансмиттеры, и исследовали экзогенное пополнение ключевых метаболитов, таких как глутатион (NMDAR), глутатион (NMDAR) и поясная кора, в области мозга mPFC в каждой группе[13] . Мы также исследовали, может ли экзогенный ключевой метаболит глутатион (GSH) улучшить депрессивно-подобное поведение мышей, что позволило бы получить новые сведения для дальнейшего выяснения патогенеза депрессии и разработки терапевтических методов.
1 Материалы и методы
1 . 1 Экспериментальные животные
В качестве экспериментальных животных в данном исследовании использовались 8~10-недельные самцы мышей C57BL/6J с массой тела 22~25 г и 3~6-месячные самцы мышей CD-1 с массой тела 45~55 г, которые были приобретены в компании Chongqing Lepit Technology. Все мыши содержались в животноводческом помещении класса SPF Второго госпиталя Военно-медицинского университета при комнатной температуре (22±2℃), достаточном рационе питания и 12 ч/12 ч света/темноты. Экспериментальные мыши были пронумерованы по одной, а затем случайным образом разделены на три группы, а именно: группа контроля без лечения (SHAM), группа PSD и группа CSDS, по 20 самцов мышей C57BL/6J в каждой группе (8~10 недель). Каждая группа состояла из 20 самцов мышей C57BL/6J (8-10 недель). Все эксперименты на животных проводились в соответствии с Законом об экспериментах на животных и Руководством по этической экспертизе благополучия медицинских животных Армейского медицинского университета.
1 . 2 Реактивы и инструменты
В исследовании использовались следующие реактивы и приборы: эндотелин-1 (ET-1, Abcam, Великобритания), GSH (Beijing Soleberg), набор GSH/GSSG (China Biyuntian Biotechnology Co. Ltd.), набор для определения малондиальдегида (MDA) (China Biyuntian Biotechnology Co. Ltd.), кроличье антиглутатион пероксидаза 4 (GPX4) антитело (Abcam, Великобритания), мышиное анти-GFAP антитело (Abcam, Великобритания), мышиное анти-GFAP антитело (Abcam, Великобритания). Анти-глутатион пероксидаза 4 (GPX4) антитело (Abcam, Великобритания), анти-GFAP антитело мыши (Abcam, Великобритания), анти-CD31 антитело козы (Abcam, Великобритания), анти-MAP2 антитело мыши (Abcam, Великобритания), козье анти-кроличье вторичное антитело (Invitrogen, США), ослиное анти-MAP2 антитело (Invitrogen, США), кроличье вторичное антитело (Invitrogen, США). Invitrogen), ослиное анти-козье антитело (Invitrogen, США), ослиное анти-кроличье антитело (Invitrogen, США), ослиное анти-мышиное антитело (Invitrogen, США); ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON. ACQUITY Premier Ultra High Performance Liquid Chromatograph (Waters, США), микротом для заморозки (Leica, Германия), конфокальный микроскоп (Olympus, Япония).
1 . 3 Создание животной модели и способ введения препарата
1 . 3 . 1 Создание мышиной модели PSD
После анестезии изофлураном мышам накладывали клипсы и фиксировали в стереотаксическом устройстве, после вскрытия скальпа офтальмологическими ножницами полностью обнажали черепной свод и выравнивали плоскость черепа в соответствии с точкой Брегма и точкой Лямбда. С помощью черепной дрели удалялся череп и обнажались менинги, а стеклянный электрод использовался для аспирации раствора ET-1 (2 мкг/мкл) для определения местоположения области мозга mPFC в месте переднего родничка 1: 2,0 мм кпереди от родничка, 0,5 мм слева от среднего шва и глубина 2,4 мм под черепом; место переднего родничка 2: 1,5 мм кпереди от родничка, 0,5 мм слева от среднего шва и глубина 2,4 мм под черепом. 5 мм, 中缝左 0 . 5 мм, глубина под черепом 2,6 мм; все инъекции были левосторонними. 1 мкл раствора ЭТ-1 вводили в левую часть МППК со скоростью 100 нл/мин. После инъекции иглу останавливали на 10 мин, затем медленно выводили, а после завершения шва накладывали офтальмологическую мазь эритромицина для предотвращения инфекции.
1 . 3 . 2 Создание мышиной модели CSDS
Сначала были отобраны мыши CD-1 с агрессивной тенденцией, т.е. неформованные мыши C57BL/6J были помещены в клетку с мышами CD-1 на 3 д до начала формального эксперимента. Мыши CD-1 были отобраны, если они отвечали следующим условиям: первое нападение на мышь C57BL/6J было в течение 60 с, и они нападали более 5 раз, и каждое нападение длилось более 5 с. В формальном эксперименте нападающие мыши CD-1 и формованные мыши C57BL/6J содержались в одной клетке в течение 10 д, и обе мыши были разделены прозрачной перегородкой каждый день. В формальном эксперименте атакующие мыши CD-1 и модельные мыши C57BL/6J содержались в одной клетке в течение 10 д. Две мыши были разделены прозрачной перегородкой, и мышей C57BL/6J ежедневно помещали в бок мышей CD-1 на 5 мин, а затем помещали обратно по другую сторону перегородки для поддержания сенсорной стимуляции, а мышей C57BL/6J подвергали поведенческим тестам через 10 д. Затем мышей CD-1 помещали в ту же клетку на 5 мин. Через 10 дней мышей C57BL/6J подвергали поведенческим тестам.
1 . 3 . 3 Способ применения
GSH растворяли в физиологическом растворе до концентрации 25 мг/мл и вводили внутрибрюшинно в дозе 100 мг/(кг - сут) в течение 1 недели экспериментальной группе мышей PSD и CSDS, а контрольной группе мышей PSD и CSDS вводили внутрибрюшинно такую же дозу физиологического раствора (Vehicle) ежедневно. 1 . 4 Поведенческие тесты
1 . 4 . 1 Заочные полевые эксперименты
В спокойной обстановке мышей помещают в центр дна коробки для отлучек (высота коробки 30 см, длина нижней стороны 50 см, ширина 50 см, поверхность дна разделена в среднем на 64 квадрата), одновременно используют видеокамеру и засекают время, время наблюдения составляет 5 мин. Показатели наблюдения: общее расстояние, средняя скорость, время входа в центральную зону, время входа в периферийную зону, задержка, время отдыха, общее время и т.д. Данные были окончательно проанализированы с помощью программы Super Animal Behaviour Software.
1 . 4 . 2 Эксперимент с приподнятым крестом
Мышей помещали в центральный отсек приподнятого крестообразного лабиринта в спокойной обстановке и регистрировали их активность в течение 5 мин. Показатели наблюдения: общее пройденное расстояние, количество входов в открытую руку, время остановки в открытой руке, количество входов в закрытую руку, время остановки в закрытой руке, общее время и т.д. Данные анализировались с помощью программы Super Animal Behaviour Software. Наконец, данные были проанализированы с помощью программы Super Animal Behaviour Software.
1 . 4. 3 Эксперименты с подвешиванием хвоста
Мышей подвешивали вверх ногами в коробке размером 20 см × 25 см × 25 см так, чтобы их головы находились на расстоянии около 5 см от дна коробки. Время подвешивания составляло 6 мин, первые 2 мин - период акклиматизации, затем 4 мин - время иммобилизации. Эксперимент проводился в фиксированное время каждый день. Данные собирались для сравнения различий между разными группами.
1 . 4 . 4 Эксперимент по предпочтению сахарной воды
Тест на предпочтение сахара и воды является полезным индикатором потери удовольствия у мышей с депрессией. Мыши содержались индивидуально, и в период акклиматизации в клетку помещались две бутылки с 1% сахарозной водой на 24 ч, а затем одна из бутылок заменялась чистой водой на 24 ч. После акклиматизации мыши лишались воды и пищи на 24 ч, а затем их помещали в клетки с одной бутылкой 100 мл 100% сахарозной воды и одной бутылкой 100 мл чистой воды на 24 ч. Положение бутылок с водой менялось случайным образом в период акклиматизации, чтобы избежать позиционного предпочтения, а потребление сахарозной воды регистрировалось в конце 24-часового периода. Потребление сахарной воды фиксировалось через 24 ч. Формула для расчета потребления сахарной воды была следующей: (потребление сахарной воды/общее потребление жидкости) × 100%.
1 . 5 Сбор образцов и секвенирование метаболома, нацеленное на нейротрансмиттеры
Три группы мышей были наркотизированы изофлураном, затем перфузированы 50 мл PBS через сердце, и левая часть мозговой области mPFC была извлечена из ткани мозга. Из каждой группы было взято по девять мышей, и поскольку масса mPFC одной мыши была слишком мала для того, чтобы удовлетворить требованиям к обнаружению, mPFC каждых трех мышей смешивали вместе для целевого анализа метаболома. Метаболиты определяли с помощью сверхвысокоэффективного жидкостного хроматографа (UPLC) ACQUITY Premier (Waters) с насадкой Waters ACQUITY UPLC HSS T3 (100 мм×2,1 мм, 1,5 мм, 1,5 мм, 1,5 мм, 1,5 мм, 1,5 мм, 1,5 мм). 1 мм, 1,8 мкм) жидкостного хроматографа. Целевые соединения разделяли на жидкостной хроматографической колонке Waters ACQUITY UPLC HSS T3 (100 мм×2,1 мм, 1,8 мкм). Жидкостная хроматографическая фаза А представляла собой 0,1% муравьиную кислоту и 1 ммоль/л раствор ацетата аммония, а фаза В - ацетонитрил. Температура колонки была установлена на 40 ℃, пластина для образцов - на 10 ℃, объем инжекции - 2 мкл. Масс-спектрометрический анализ проводился в режиме мониторинга множественных реакций (MRM). Качественный и количественный анализ целевых соединений проводили с помощью программного обеспечения SCIEX Analyst Work Station (версия 1.6.3) и DATA DRIVER. 6.3) и DATA DRIVEN FLOW (версия 1.0.1.) 0.1).
1 . 6 Выбор потенциальных дифференциальных метаболитов и анализ обогащения путей
Результаты анализа метаболитов были подвергнуты анализу главных компонент (PCA) и корреляционному анализу для сравнения различий между группами, а количественный анализ был проведен для скрининга дифференцированных метаболитов, в котором P<0,05 считался достаточным для дифференциации метаболитов. P<0,05 считалось достаточным для различия метаболитов, а обогащение метаболических путей различными метаболитами проводилось с использованием базы данных Киотской энциклопедии генов и геномов (KEGG).
1 . 7 Анализы GSH/GSSG, MDA
В соответствии с инструкцией к набору Biyuntian GSH/GSSG и MDA Detection Kit, из тканей мозга мышей групп PSD, CSDS и SHAM извлекали образцы МФК, гомогенизировали их и определяли концентрацию GSH/GSSG и MDA колориметрическим методом.
1 . 8 GPX4 Иммунофлуоресцентное окрашивание и полуколичественный анализ
Из свежей ткани мозга извлекали замороженные срезы толщиной 30 мкм, промывали PBS и инкубировали с 5% козьей сывороткой и 0,3% Triton×100 в течение 1 ч при комнатной температуре. Первичное антитело (кроличье анти-GPX4, Abcam, 1:200) инкубировали при 4 ℃ в течение ночи, на второй день срезы промывали PBS. Вторичное антитело (козье анти-кроличье, Invitrogen, 1:1 000) инкубировали в течение 1 ч при комнатной температуре в защищенном от света месте, ядра окрашивали DAPI в течение 10 мин, затем срезы снова промывали PBS и запаивали, а затем получали флуоресцентные изображения с помощью конфокального микроскопа. Наблюдали три-пять случайно выбранных областей в области мозга каждой мышиной МФК, и подсчитывали GPX4- и DAPI-позитивные клетки с помощью Cell Counter в программном плагине Image J. Количество DAPI считали общим количеством клеток в области, а количество GPX4/DAPI - долей GPX4-позитивных клеток в области, и среднее значение использовали как среднее значение GPX4-позитивных клеток в области МФК мышей. Среднее значение принимали за долю GPX4-позитивных клеток в области мозга mPFC каждой мыши.
1 . 9 Статистический анализ
Статистический анализ проводили с помощью GraphPad Prism 8, данные подсчета выражали в виде х ± у, данные проверяли на нормальность распределения и хи-квадрат, для оценки различий между группами использовали односторонний ANOVA, в случае хи-квадрата применяли непараметрические тесты, при этом P<0,05 считали статистически значимым различием. P<0,05 считалось статистически значимым.
2 Результаты
2.1 Инъекции ЭТ-1 в медиальную префронтальную кору оказывают такое же действие, как и CSDS, вызывая депрессивное поведение у мышей.
После моделирования (рис. 1A, B) мышей подвергали поведенческим тестам, таким как тест "открытое поле" и тест "приподнятый крест" для оценки уровня тревожности мышей, тест предпочтения сахара и воды для выявления отсутствия удовольствия и тест подвешивания хвоста для выявления отчаянного поведения мышей. Результаты показали, что по сравнению с группой SHAM у мышей PSD и CSDS значительно уменьшилось время нахождения в центральной зоне открытого поля и время нахождения в открытой руке приподнятого креста (P<0,001, рис. 1С и D), а также доля предпочтения сахара и воды (P<0,001, рис. 1E), и доля предпочтения сахара и воды (P<0,001, рис.) 001 , Рисунок 1E), а время неподвижности висения на хвосте значительно увеличилось (P<0 . 001 , Рисунок 1F). Эти результаты свидетельствуют о том, что локальный инфаркт медиальной префронтальной коры и ЦСР вызывал у мышей тревогу и депрессивно-подобное поведение.
2.2 Снижение содержания нейротрансмиттеров, аминокислот и других метаболитов в мПФК мозга мышей PSD и CSDS.
Чтобы определить изменения метаболитов в тканях мозга мышей PSD и CSDS, у трех групп мышей был взят mPFC и подвергнут нейротрансмиттерному метаболомическому секвенированию. Результаты РСА показали, что в группах PSD и CSDS наблюдались значительные различия в общих уровнях метаболитов по сравнению с группой SHAM (рис. 2А). Результаты Heatmap показали, что экспрессия нескольких метаболитов, включая норадреналин (NE), GSH и спермидин (Spd), была снижена в обеих моделях мышей с депрессией (рис. 2B). Корреляционный анализ показал, что корреляция между такими метаболитами, как эпинефрин (E), γ-аминомасляная кислота (GABA), GSH и 3,4-дигидроксифенилуксусная кислота (DOPAC), постепенно ослабевала, как показано на рисунке (рис. 2C). 2C). Приведенные выше результаты показали, что уровни нейротрансмиттеров, аминокислот и других метаболитов у мышей PSD и CSDS значительно отличались от таковых у контрольных мышей и в основном имели тенденцию к снижению.
2. 3 Уровень глутатиона, L-аспарагина и L-лизина был значительно снижен в МФК мышей PSD и CSDS.
Для изучения вариаций отдельных метаболитов результаты секвенирования метаболома были проанализированы с помощью анализа радарграмм и межгруппового анализа вариаций. Результаты радарного анализа показали, что GSH, L-аспарагин (Asn), NE, L-лизин (Lys), L-серин (Ser), Spd, спермин (Spm) и L-валин (Val) были восемью метаболитами с наиболее значительными изменениями (P < 0,05, Рисунок 3A).
Результаты анализа межгрупповых различий показали, что три метаболита GSH, Asn и Lys были значительно снижены в группах PSD и CSDS (P<0,05, Рисунок 3B); шесть метаболитов орнитина (Orn), Ser, Spd, Spm, треонина (Thr) и NE были специфически снижены в PSD, а четыре метаболита L-аланина (Ala), глицина (Gly), Val и L-глутамина (Gln) были снижены в PSD, и четыре метаболита L-глутамина (Gly), Val и L-глутамина (Gln) были снижены в группах PSD и CSDS. Метаболиты L-аланина (Ala), глицина (Gly), Val и L-глутамина (Gln) были менее специфичны в группе CSDS (P < 0,05, рис. 3C). 05, Рисунок 3C). Результаты показали, что сходство измененных метаболитов в МФК мышей PSD и CSDS заключалось в том, что экспрессия GSH, Asn и Lys была значительно снижена, что может быть потенциальной мишенью для лечения депрессии.
2.4 Снижение уровня GSH - ключевого метаболита в МФК мозга мышей PSD и CSDS.
Чтобы изучить изменения метаболических путей в двух моделях депрессии, был проведен анализ обогащения путей дифференциальными метаболитами: в группе PSD в основном обогащались метаболизм глутатиона и β-аминокислот (рис. 4A), а в группе CSDS - метаболизм глутатиона, аланина, аспартата и глутамата (рис. 4B), и дифференциальные метаболиты, отобранные в двух моделях, показали высокое обогащение метаболизма глутатиона. Обе модели показали высокое обогащение пути метаболизма глутатиона. Восстановленный и окисленный GSH в отделах мозга mPFC мышей каждой группы измеряли с помощью набора GSH/GSSG, и результаты показали, что и PSD, и CSDS продемонстрировали значительное снижение восстановленного GSH (P<0,05, рис. 4C ~ E). 05 , Рисунок 4C ~ E), что позволяет предположить, что отсутствие сниженного GSH является потенциальным причинным фактором депрессии.
2.5 Гибель клеток под действием железа, вызванная снижением уровня GSH в МФК мозга мышей PSD и CSDS
Важной функцией GSH в клетках является сжигание перекисей и ингибирование гибели железа. Показатели гибели железа в мПФК определяли с помощью набора МДА и иммунофлуоресцентного окрашивания GPX4. Результаты показали, что доля GPX4-позитивных клеток у мышей PSD и CSDS была снижена примерно на 20 % по сравнению с контрольной группой (P<0,01, рис. 5A, B). Результаты показали, что доля GPX4-позитивных клеток у мышей PSD и CSDS снизилась примерно на 20 процентных пунктов по сравнению с контрольной группой (P<0,01, Рисунок 5A, B), а содержание МДА увеличилось примерно в 1 раз по сравнению с контрольной группой (P<0,01, Рисунок 5C). 01, Рисунок 5C), что свидетельствует о гибели клеточного железа в области мозга mPFC у мышей PSD и CSDS.
Чтобы определить, какие типы клеток в МФК мышей PSD и CSDS подвергались гибели от железа, GPX4 окрашивали на GFAP (маркер астроцитов), CD31 (маркер эндотелиальных клеток) и MAP2 (маркер нейронов) методом двойного иммунофлуоресцентного окрашивания, соответственно. Результаты показали, что доля GPX4-позитивных астроцитов, GPX4-позитивных эндотелиальных клеток и GPX4-позитивных нейронных клеток в области мозга mPFC у мышей в группах PSD и CSDS была значительно снижена по сравнению с группой SHAM (P < 0,05, рис. 6), что указывает на то, что доля области мозга mPFC в группах PSD и CSDS была значительно ниже, чем в группе SHAM. 05, рис. 6), что указывает на снижение способности соответствующих клеток ингибировать гибель желез после моделирования. Среди них астроциты имели самый высокий уровень GPX4-положительных клеток (50-60 %) до моделирования, а доля GPX4-положительных астроцитов снизилась в наибольшей степени у мышей PSD и CSDS, что позволяет предположить, что астроциты могут быть основным типом клеток, ответственных за гибель железа в МФК мышей PSD и CSDS.
2.6 Экзогенная добавка GSH улучшает депрессивное поведение у мышей PSD и CSDS
Чтобы выяснить, можно ли использовать GSH в качестве терапевтической мишени для лечения депрессии, в настоящем исследовании мышей PSD и CSDS в течение 7 дней. Результаты показали, что добавка GSH значительно увеличила время работы с открытой рукой в эксперименте на высоте и время работы в центральной области в эксперименте на открытом поле у мышей PSD и CSDS по сравнению с инъекцией эквивалентной дозы физиологического раствора (P<0,05, Рисунок 7A ~ D), а также уменьшила время работы в эксперименте с хвостом. 05, Рисунок 7A~D), и уменьшали время неподвижности в эксперименте с подвешиванием хвоста (P<0,05, Рисунок 7E, F). 05, Рисунок 7E и F). Это указывает на то, что добавка GSH может эффективно улучшить депрессивное поведение мышей PSD и CSDS.
3 Обсуждение
There are various hypotheses on the pathogenesis of depression, including the monoamine hypothesis, the hypothalamic-pituitary-adrenal axis hypothesis, the inflammatory hypothesis, the neuroplasticity hypothesis, the structural and functional changes in the brain hypothesis, and the genetic and environmental hypotheses, etc. [6 , 13], and it has been found that the neurological circuits involved in prefrontal lobes, the hippocampus, the amygdala, and the nucleus ambiguus play important roles in the onset of depression [14]. mPFC is one of the key nuclei that processes remote information inputs from cortical and subcortical regions and projects them to almost all sensory cortex, motor cortex, and subcortical regions. mPFC также является одним из ключевых ядер, которое обрабатывает входные сигналы от удаленных корковых и подкорковых областей и проецирует их почти во все сенсорные, моторные и подкорковые области, где они играют важную роль в контроле поведения и регуляции познания и эмоций[15] . В настоящем исследовании мы использовали мышиную модель локального инфаркта, вызванного инъекцией ЭТ-1 в МФК, для моделирования PSD, которая отличается простотой изготовления и высоким уровнем успешности, и мышь CSDS для моделирования MDD.
Поведенческие результаты показали, что обе модели демонстрируют поведение, похожее на депрессию. Использование этих двух моделей для изучения общих изменений между PSD и MDD позволит нам более глубоко изучить терапевтические мишени депрессии.
Метаболиты мозга могут отражать физиологическое состояние мозга, а такие метаболиты, как нейротрансмиттеры, липиды и факторы воспаления, оказывают важное влияние на развитие депрессии[16- 17] . Существующие исследования не имеют единого представления о специфических изменениях различных метаболитов при депрессии, а уровни экспрессии метаболитов могут отличаться в разных исследованиях из-за влияния различных состояний заболевания и образцов[18] . В настоящем исследовании мы получили данные об экспрессии 38 нейротрансмиттеров и аминокислот с помощью нейромедиаторного метаболомного секвенирования в mPFC ключевых областей мозга двух моделей депрессии и контрольных мышей и обнаружили, что экспрессия 13 метаболитов была значительно снижена в группах PSD и CSDS, и что метаболиты с существенными различиями включали NE, классический нейротрансмиттер, используемый при депрессии, а также GSH и Gly, которые играют роль в клеточной деятельности. Значительно различающиеся метаболиты включали NE, классический нейротрансмиттер, используемый в исследованиях депрессии, а также аминокислоты, такие как GSH и Gly, которые играют важную роль в клеточной деятельности. Анализ обогащения путей показал, что различные метаболиты в группах PSD и CSDS были значительно обогащены на пути метаболизма глутатиона, и дальнейшее тестирование показало, что и PSD, и CSDS мыши имели фенотип сниженного прототипа глутатиона, что позволяет предположить, что аномальный метаболизм GSH играет важную роль в патогенезе депрессии, и что изучение этого общего изменения снижения глутатиона может помочь в анализе основных патогенных причин депрессии. Изучение этого общего изменения в восстановлении глутатиона может помочь в анализе основных причин депрессии.
GSH широко распространен в организме и выполняет такие важные функции, как антиоксидант, уничтожение свободных радикалов кислорода [19] и поддержание иммунной системы [20]. В последние годы все больше внимания уделяется роли GSH в сжигании внутриклеточных перекисей и ингибировании гибели железа. Гибель железа в клетках запускается истощением GSH, снижением активности глутатионпероксидазы 4 (GPX4), невозможностью сжигания оксидов липидов через реакцию, катализируемую GPX4, и накоплением реактивных видов кислорода[21]. В настоящем исследовании мы обнаружили, что уровень GSH был значительно снижен в области мозга mPFC у мышей PSD и CSDS, что позволяет предположить, что возникновение депрессии может быть связано с окислительным стрессом и гибелью клеток железа в области мозга mPFC. Предыдущие исследования показали, что антидепрессанты могут улучшать депрессивное поведение у мышей путем ингибирования гибели железа. Так, DANG et al.[22] обнаружили, что эдаравон может облегчить депрессивное поведение у мышей CSDS через ось Sirt1/Nrf2/HO-1/Gpx4, а YANG et al.[23] обнаружили, что дихуаньиньцзы может ингибировать путь P53/SLC7A11/GPX4 у мышей PSD. YANG et al. [23] обнаружили, что дихуаньиньцзы может ингибировать гибель лобных клеток через P53/SLC7A11/GPX4 путь у крыс с PSD.
В настоящем исследовании мы изучили маркеры гибели железа - MDA и GPX4, и результаты показали, что в области мозга mPFC мышей PSD и CSDS наблюдалась явная гибель железа по сравнению с контрольной группой, что говорит об увеличении гибели железа, вызванной снижением GSH, в ключевых областях мозга мышей двух моделей депрессии, и мы также обнаружили, что астроциты могут быть основным типом клеток, участвующих в возникновении гибели железа, что может быть связано с тем, что астроциты отвечают за функцию метаболизма веществ мозга. Это может быть связано с функцией астроцитов в метаболизме мозга, а гибель железа, вызванная снижением уровня GSH у мышей PSD и CSDS, оказывает важное влияние на астроциты. Между тем, мы не можем исключить возможность того, что гибель железа затрагивает и другие клетки, такие как микроглия, перициты и олигодендроциты, что должно быть проверено в последующих экспериментах. Результаты настоящего исследования свидетельствуют о том, что экзогенная добавка GSH может улучшить депрессивноподобное поведение мышей PSD и CSDS, что создает теоретическую основу для использования GSH в лечении депрессии.
Таким образом, в настоящем исследовании с помощью метаболомики были проанализированы изменения метаболитов в области mPFC мозга мышей PSD и CSDS и установлено, что нарушение метаболизма GSH играет ключевую роль в развитии депрессии, что создает теоретическую основу для поиска терапевтических мишеней для лечения депрессии. Однако в этом исследовании есть некоторые ограничения: размер выборки необходимо увеличить для повышения надежности экспериментальных результатов; результаты исследования показывают, что гибель клеточного железа, вызванная снижением уровня GSH, играет важную роль в развитии депрессии, но причина снижения уровня GSH требует изучения в дальнейших экспериментах. В будущем мы продолжим анализ сходств и различий между PSD и MDD, а также изучим изменения в клетках и функциях мозга, вызванные снижением уровня GSH, чтобы заложить основу для дальнейших исследований этиологии депрессии и поиска терапевтических мишеней.
Ссылки:
[1] VILLA R F , FERRARI F , MORETTI A. Постинсультная депрессия: механизмы и фармакологическое лечение [ J] . Pharmacol Ther , 2018 , 184 : 131 - 144. doi : 10. 1016/j . pharmthera. 2017 . 1 1 . 005 .
[2] HACKETT M L , ANDERSON C S , HOUSE A O . Вмешательства для лечения депрессии после инсульта [ M ] . Cochrane Database Syst Rev, 2004, (3) : CD003437 . DOI : 10. 1002/14651858 . CD003437. pub2.
[3] HUANG S B , QU X X. Размышления о взаимосвязи между хроническим зудом, хронической болью и депрессией [ J] . J Air Force Med Univ , 2022 , 43(4) : 518 - 521 , 526. DOI : 10. 13276/j . issn. 2097-1656. 2022. 04. 030.
[4] TRIVEDI M H , RUSH A J , WISNIEWSKI S R , et al. Оценка результатов лечения депрессии циталопрамом с использованием метода измерения в STAR * D : последствия для клинической практики[J] . Am J Psychiatry , 2006 , 163(1) : 28 - 40. DOI : 10. 1176/appi . ajp . 163 . 1 . 28 .
[5] MARX W , PENNINX B W J H , SOLMI M , et al. Major depressive disorder [J] . Nat Rev Dis Primers, 2023, 9 : 44. doi: 10. 1038/s41572-023-00454-1 .
[ 6] MALHI G S , MANN J J. Depression[J] . Lancet , 2018 , 392 ( 10161 ) : 2299 - 2312. doi : 10. 1016/s0140-6736 ( 18 ) 31948-2.
[7] DAS J , RAJANIKANT G K. Post stroke depression : the sequelae of cerebral stroke [ J ] . Neurosci Biobehav Rev , 2018 , 90 : 104- 1 14. doi : 10. 1016/j . neubiorev. 2018 . 04. 005 .
[8] SEO J S , WEI J , QIN L , et al. Cellular and molecular basis for stress-induced depression[ J] . Mol Psychiatry, 2017, 22
(10) : 1440- 1447 . DOI : 10. 1038/mp . 2016. 1 18 .
[9] CLARKE R E , VOIGT K , REICHENBACH A , et al. Identification of a stress-sensitive anorexigenic neurocircuit from medial prefrontal cortex to lateral гипоталамуса[J] . Biol Psychiatry, 2023, 93 ( 4) : 309 - 321. DOI : 10. 1016/j . biopsych. 2022. 08 . 022.
[10] LIN S , HUANG L , LUO Z C , et al. Уровень АТФ в медиальной префронтальной коре регулирует депрессивноподобное поведение через медиальную префронтальную кору и lateral habenula pathway [J] . Biol Psychiatry , 2022 , 92(3) : 179-192. DOI : 10. 1016/j . biopsych. 2022. 02. 014.
[11] VAHID-ANSARI F , LAGACE D C , ALBERT P R. Persistent post-stroke depression in mice after unilateral medial prefrontal cortical stroke [ J ] . Transl Psychiatry , 2016 , 6(8) : e863 . DOI : 10. 1038/tp . 2016. 124.
[12] GOLDEN S A , COVINGTON H E 3rd , BERTON O , et al. A standardised protocol for repeated social defeat stress in mice [J] . Nat Protoc , 201 1 , 6(8) : 1 183 - 1 191 . DOI : 10. 1038/nprot. 201 1 . 361 .
[ 13] MCCARRON R M , SHAPIRO B , RAWLES J , et al. Depression [J] . Ann Intern Med , 2021 , 174(5) : ITC65 - ITC80. doi : 10. 7326/ALTC202105180.
[14] SPELLMAN T , LISTON C . К цепным механизмам патофизиологии депрессии [ J] . Am J Psychiatry , 2020 , 177 ( 5 ) : 381 - 390. doi : 10. 1176/appi . ajp . 2020. 20030280.
[15] SUN Q T , LI X N , REN M , et al. A whole-brain map of long-range inputs to GABAergic interneurons in the mouse medial prefrontal cortex [ J] . Nut Neurosci , 2019 , 22( 8) : 1357- 1370. doi : 10. 1038/s 41593-019-0429-9.
[16] MONROE S M , HARKNESS K L. Большая депрессия и ее рецидивы: жизненный путь имеет значение [ J ] . Annu Rev Clin Psychol , 2022 , 18 : 329 - 357 . DOI : 10. 1 146/annurev- clinpsy-072220-021440.
[17] DELL 'OSSO L , CARMASSI C , MUCCI F , et al. Depression , serotonin and tryptophan[J] . Curr Pharm Des , 2016 , 22( 8) : 949 - 954. doi : 10. 2174/1381612822666 151214104826.
[18] gold p w , chrousos g p . Организация стрессовой системы и ее дисрегуляция при меланхолической и атипичной депрессии: высокие и низкие уровни CRH/NE [ J ] . Mol Psychiatry , 2002 , 7(3) : 254- 275 . DOI : 10. 1038/sj . mp . 4001032.
[19] MAILLOUX R J , TREBERG J R. Protein S- glutathionlyation links energy metabolism to redox signalling in mitochondria [J] . Redox Biol, 2016, 8 : 1 10- 1 18 . DOI : 10. 1016/j . redox. 2015 . 12. 010.
[20] mmri j , kopf m . Окислительно-восстановительная регуляция иммунометаболизма[J] . Nat Rev Immunol , 2021 , 21(6) :363 - 381 . DOI : 10. 1038/s41577-020-00478-8 .
[21] LEI G , ZHUANG L , GAN B Y. Targeting ferroptosis as a vulnerability in cancer [J] . Nat Rev Cancer, 2022, 22(7) : 381 - 396. doi: 10. 1038/s41568-022-00459-0.
[22] DANG R Z , WANG M Y , LI X H , et al. Edaravone ameliorates depressive and anxiety-like behaviours via Sirt1/ Nrf2/HO-1/Gpx4 pathway[J] . J Neuroinflammation , 2022 , 19(1) : 41 . DOI : 10. 1 186/s12974-022-02400-6.
[23] YANG Z , JIANG Y X , XIAO Y , et al. Di-Huang-Yin-Zi регулирует P53/SLC7A1 1 сигнальный путь для улучшения механизма постинсультной депрессии[J] . J Ethnopharmacol , 2024 , 319( Pt 2) : 1 17226. DOI : 10. 1016/j . jep . 2023 . 1 17226.
评论
发表评论