石菖蒲对抑郁模型大鼠海马组织mTOR信号通路相关蛋白表达的影响

王 鹏， 吴贻明

上海市杨浦区精神卫生中心，上海 200090



石菖蒲对抑郁模型大鼠海马组织mTOR信号通路相关蛋白表达的影响

王 鹏， 吴贻明

上海市杨浦区精神卫生中心，上海 200090

目的： 探讨石菖蒲对抑郁模型大鼠海马组织mTOR信号通路相关蛋白表达的影响。方法： 采用孤养结合慢性不可预见应激方法造成大鼠抑郁，在7、14、21、28 d时，检测各组大鼠旷场实验中水平运动、垂直运动得分，并用Western印迹法检测各组大鼠海马组织mTOR信号通路相关蛋白的表达变化。结果： 21 d、28 d时，与对照组比较， 模型组垂直运动和水平运动得分减少(P<0.01)；与模型组比较， 中、西药组垂直运动和水平运动得分增加(P<0.05、0.01)。21 d、28 d时，与对照组比较，模型组大鼠海马Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白的表达下调(P<0.01)；与模型组比较，中、西药组大鼠海马Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表达增加(P<0.01)。结论： 石菖蒲的抗抑郁效应可能通过激活mTOR信号通路相关蛋白的表达而实现。

石菖蒲；抑郁症；mTOR信号通路

抑郁症是一种常见的心境障碍，以情绪低落、兴趣丧失等为主要临床表现[1]。孤养结合慢性不可预知性应激能造成较理想的抑郁状态[2]，是目前最好的抑郁症造模方式[3]。mTOR是一种非典型丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，其作用是调控蛋白质翻译起始阶段。近期研究[4]发现，通过激活mTOR信号通路，可抑制抑郁症行为，其通过上调多种突触发生相关蛋白 (4E-BPl、 p70S6K)的磷酸化水平，进而提高神经突触的成熟程度和数量，产生抗抑郁效果。

石菖蒲具有开窍豁痰、 醒神益智等功效，可用于治疗抑郁症等精神疾患。动物实验[5]表明，石菖蒲汤对孤养结合慢性不可预知性应激动物抑郁模型有明显的抗抑郁作用。但关于石菖蒲对抑郁症模型中mTOR信号通路作用的研究较少。石菖蒲抗抑郁的机制仍不清楚。本研究建立孤养结合慢性应激抑郁大鼠模型，观察在形成抑郁的不同时间点，石菖蒲激活抑郁模型大鼠海马mTOR通路相关蛋白表达的情况。

1 材料与方法

1.1 实验动物和分组 雄性健康(清洁级)SD大鼠48只，体质量200～220 g，由复旦大学实验动物科学部提供，动物使用合格证号: SYXK(沪)2009-0082。按照数字随机方式，将大鼠分成4组：对照组、模型组、中药组和西药组，各12只。中药组：石菖蒲(上海中医药大学提供)10 g·kg﹣1·d﹣1灌胃；西药组:氟西汀(常州四药制药有限公司提供)1.3 mg·kg﹣1·d﹣1灌胃；模型组和对照组：0.9%氯化钠液1.5 mL·kg﹣1·d﹣1灌胃。每日9:00开始灌胃，持续28 d。

1.2 实验材料 Western组织裂解液、考马斯亮蓝蛋白检测试剂盒由武汉博士德生物工程有限公司提供；兔抗人Akt、mTOR、p70S6K、elF-4E蛋白多克隆抗体和辣根酶标记山羊抗兔IgG由美国Santa Cruze公司提供。

1.3 孤养结合慢性不可预知性应激抑郁模型建立[6]大鼠均单笼饲养，24 h禁食，通宵照明，48 ℃ 烘箱热烘6 min，2℃ 冷水中游泳6 min，悬尾3 min，夹尾3 min，110 V电击足底3 min，高速水平振荡6 min。在21 d内随机使用以上刺激方法，每种刺激出现2次，每天1种；为使大鼠不能预料刺激的发生，同种刺激不能连续出现。

1.4 检测指标和方法 在实验的7、14、21和28 d，每组随机选择3只大鼠，进行旷场实验，断头取脑，用Western印记法检测mTOR通路相关蛋白的表达。

1.4.1 旷场实验 分别在7、14、21和28 d，进行旷场实验。以动物穿越旷场试验箱底面方块数(四爪都进入方格)为水平活动得分；以两前爪腾空或攀附墙壁为垂直活动得分。每次实验5 min。

1.4.2 Western印记 提取海马组织，根据组织样品的光密度(D)值调节蛋白浓度，测定Akt、mTOR 、p70S6K和elF-4E蛋白相对表达量，用目的蛋白/GAPDH灰度值表示。

2 结 果

2.1 旷场实验 结果(表 1～2)表明：在21d、28d，与对照组比较，模型组大鼠水平运动、垂直运动得分减少(P<0.01)；在21、28d, 与模型组比较，中、西药组水平运动和垂直运动得分增加(P<0.05、0.01)。

2.2 大鼠海马Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表达情况 结果(表 3～6)表明：在21、28d，与对照组比较，模型组Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表达下调(P<0.01)；在21、28d，与模型组比较，中、西药组Akt、mTOR、p70S6K和elF-4E蛋白表达上调(P<0.01)。

表1 各组大鼠水平运动评分比较 分; n=3,

**P<0.01与对照组比较；#P<0.05与模型组比较；##P<0.01与模型组比较

表2 各组大鼠垂直运动评分比较 分; n=3,

**P<0.01与对照组比较；#P<0.05与模型组比较；##P<0.01与模型组比较

表3 各组大鼠海马Akt蛋白相对表达量比较 %; n=3,

**P<0.01与对照组比较；##P<0.01与模型组比较

表4 各组大鼠海马mTOR蛋白相对表达量比较 %; n=3,

**P<0.01与对照组比较；##P<0.01与模型组比较

表5 各组大鼠海马p70S6K蛋白相对表达量比较 %; n=3,

**P<0.01与对照组比较；##P<0.01与模型组比较

表6 各组大鼠海马eIF-4E蛋白相对表达量比较 %; n=3,

**P<0.01与对照组比较;##P<0.01与模型组比较

3 讨 论

石菖蒲具有广泛的中枢神经系统调节作用。本研究中，在石菖蒲和氟西汀治疗后21 d、28 d，抑郁模型大鼠垂直运动评分和水平运动评分较模型组显著提高，即抑郁模型大鼠对新鲜环境的好奇程度和活动明显改善。由此推断，对于抑郁模型大鼠，石菖蒲有较好的抗抑郁效应，在治疗21 d效果尤为明显，延长治疗时间，在28 d效应仍明显。

mTOR信号通路在抑郁症发病和抗抑郁治疗中的作用近年来受到关注。mTOR主要通过作用于p70S6K调控真核启动因子4E-BPl和S6K1，进一步调节下游蛋白质的翻译[7]。Liu等[8]认为，mTOR信号通路与突触可塑性有关。Li等[4]对抑郁模型大鼠或抑郁症死亡患者大脑皮质的研究提示，压力和抑郁可能导致前额皮质锥体神经元萎缩；激活mTOR信号通路可增加神经突触的数量及成熟程度，最终产生抗抑郁效果，而用mTOR拮抗剂阻断mTOR途径则可能加重抑郁行为。

本研究发现，大鼠海马组织mTOR通路相关蛋白Akt、p70S6K和elF-4E表达在抑郁形成过程中呈下降趋势，21 d、28 d模型组mTOR通路相关蛋白表达低于对照组，提示石菖蒲可能通过激活mTOR信号通路发挥其抗抑郁效应；而Liu等[8]的研究表明，mTOR信号通路与蛋白质合成与突触可塑性有关，由此推断，石菖蒲抗抑郁效应的药理机制可能与激活mTOR信号通路，继而增加海马蛋白质合成与突触可塑性有关，但仍需进一步研究。

[ 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 ] 李明亚, 陈红梅. 石菖蒲对行为绝望动物抑郁模型的抗抑郁作用[J]. 中药材, 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 ] 陈洪菊，屈 艺，母得志．mTOR信号通路的生物学功能[J]．生命的化学，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.

[本文编辑] 姬静芳

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 鹏，住院医师. E-mail:159106841@qq.com

10.12025/j.issn.1008-6358.2016.20150888

短篇论著

R 971+.4

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