黄佳琪,成杰,朱艳艳,张秉义,朱莎莎,李帆
(1.西安交通大学医学部基础医学院西安710061;2.西安交通大学第二附属医院皮肤病科西安710061;3.陕西省商洛市疾病预防控制中心,陕西商洛726000)
随着现代化生活压力的增大和节奏的加快,“抑郁”逐渐成为人们关注的焦点。抑郁情绪严重影响个人生活,并导致社会适应障碍,甚至危害自身生命健康[1-2]。抑郁治疗可从多方面展开,除常规的药物治疗外,也可通过饮食调节的方式来治疗[3-4]。一些营养物质可作为辅助治疗抑郁症的手段,与其含有特定维生素、矿物质和其他化学成分有关。如食物中含有的多不饱和脂肪酸、氨基酸、维生素均可改善抑郁[5]。牛奶粉作为一种常见的营养物质,富含多种氨基酸、不饱和脂肪酸等[6],其中ω-3多不饱和脂肪酸可激活过氧化物酶增殖物激活受体(Peroxisome proliferator-activated receptorα,PPARα)。PPARα作为调控物质代谢、细胞增殖、炎症反应的转录激活因子,广泛分布于大脑神经元细胞、脑血管内皮细胞,且与学习记忆、抑郁等行为学密切相关[7-9]。血红素氧合酶(heme oxygenase-1,HO-1)是PPARα的下游靶基因[10-11],可介导抗氧化和细胞保护作用,对脑神经细胞的保护至关重要,是治疗神经系统疾病的重要靶点[12-15]。牛奶粉的摄入对抑郁症是否具有缓解作用,与PPARα和HO-1的表达是否有关,目前还不明确。因此,本实验通过慢性不可预知性应激建立小鼠抑郁模型,探究奶粉摄入对小鼠抑郁样行为的影响。
雄性ICR小鼠40只(20-25 g)购于西安交通大学医学部实验动物中心,随机分为空白对照组、抑郁模型组、抗抑郁药物组和奶粉组,每组10只,实验已获得西安交通大学动物伦理委员会审批(No.XJTULAC2019-1259)。全脂奶粉购自天津伊利乳业有限责任公司;盐酸氟西汀购自常州四药制药有限公司(10 mg/片,H 19980139);鼠多克隆抗PPARα抗体购自Santa Cruz Biotechnology公司(美国);兔多克隆抗HO-1抗体购自Cell Signaling Technology公司(美国);悬尾测试仪(TST-100)购自成都泰盟软件有限公司。
实验采用的慢性不可预知性应激包括4℃冰水游泳(3 min)、禁食(12 h)、倾斜鼠笼(12 h)、夹尾(5 min)、慢性束缚(1 h),多种应激随机安排,每天1种,同种应激不连续出现,持续6周。
施加慢性不可预知性应激4周后,利用悬尾测试仪进行悬尾实验(tail suspension test,TST),检测小鼠抑郁模型。
奶粉组小鼠每晚20点给予现配牛奶粉(12.5 g全脂奶粉溶于90 mL水),次日早晨8点将奶粉乳液换为饮用水,持续2周;同时对药物组小鼠进行盐酸氟西汀灌胃,灌胃剂量为5 mg/(kg·d-1),持续2周。
取小鼠海马组织,提取蛋白裂解液,蛋白样品在10%SDS-PAGE胶中分离,转至PVDF膜,封闭后孵育一抗和二抗,ECL化学发光,采用Image J软件进行灰度值测定。
实验数据以均数±标准误(mean±SEM)表示。统计学分析采用GraphPad Prism 6.0统计学软件,多组间比较采用one-way ANOVA进行分析,P<0.05为统计学有差异。
慢性不可预知性应激在一定程度上可影响小鼠体质量与摄食[16]。如图1(a)所示,实验第4周,对照组小鼠体重显著高于施加慢性不可预知性应激小鼠的体重(P<0.05),再给予药物和奶粉2周干预后,药物组和奶粉组小鼠体重回升,且与对照组无显著差异,而模型组小鼠体重与对照组仍有显著差异(P<0.05)。图1(b)显示,慢性不可预知性应激降低小鼠摄食量,给予药物干预后,药物组小鼠摄食量增加,与对照组无显著差异,给予奶粉干预后,奶粉组小鼠摄食量显著降低(P<0.05)。奶粉组小鼠常规饲料摄入减少可能与摄入奶粉乳液后小鼠饮食结构的改变有关。
图1 各组小鼠体质量与摄食量变化情况
给予小鼠慢性不可预知性应激4周后,利用悬尾实验检测小鼠抑郁样行为。如图2所示,模型组、药物组、奶粉组小鼠在悬尾实验中不动时间显著性高于空白对照组(P<0.05),提示慢性不可预知性应激可诱导出了小鼠抑郁样行为,抑郁模型建立。
图2 小鼠悬尾实验检测结果
给予小鼠药物或奶粉乳液2周后,利用悬尾实验检测小鼠抑郁样行为。如图3所示,模型组小鼠不动时间仍显著高于空白对照组(P<0.05),表明小鼠抑郁样行为仍然存在。与模型组相比,药物组与奶粉组小鼠悬尾不动时间降低,且有显著性差异(P<0.05)。表明抗抑郁药物可有效改善小鼠抑郁情况,摄入奶粉乳液也可缓解小鼠抑郁样行为。
图3 小鼠悬尾实验检测
对照组小鼠海马组织CA1区的椎体细胞排列层数较多且整齐,模型组椎体细胞较对照组排列散乱。药物组与奶粉组CA1区的椎体细胞形态与对照组无明显差异,提示奶粉干预对小鼠海马组织CA1区椎体细胞形态有保护作用。
图4 小鼠海马体CA1区HE染色
PPARα和HO-1是影响大脑神经系统的重要转录因子,如图5所示,慢性不可预知性应激降低小鼠海马体PPARα和HO-1的蛋白表达水平,给予小鼠药物或奶粉乳液干预后,PPARα和HO-1的蛋白表达水平可被逆转。
图5 奶粉摄入逆转小鼠海马PPARα及HO-1蛋白水平
抑郁的发生与脑组织病变密不可分,通过饮食来调节或治疗抑郁已经成为人们关注的热点。从饮食结构角度而言,不良的饮食结构是多数抑郁焦虑患者共有的特征,表现为优质蛋白和胆固醇等营养成分摄入不足[17-18]。在本实验中,由于奶粉乳液的摄入,小鼠的常规摄食量减少,但体重呈回升趋势,小鼠饮食结构的调整使更多的优质蛋白被摄入,对小鼠抑郁样行为的缓解有促进作用。奶粉中营养物质丰富,有研究显示牛奶酪蛋白水解肽可以通过血脑屏障进入中枢神经系统,对神经元发挥保护作用[19-20]。牛奶中丰富的α-乳白蛋白具有舒缓压力、促进睡眠的作用[21],而牛奶中的L-色氨酸可用于合成5-HT与褪黑素,促进睡眠[22],这些都可能是潜在的改善抑郁样行为的营养物质。实验中用到的抗抑郁药物盐酸氟西汀可明显改善小鼠的抑郁样行为,研究表明该药物主要通过PPARα的表达与激活发挥作用[23]。在本实验中,慢性不可预知性应激降低了小鼠海马区域PPARα和HO-1的蛋白表达水平,奶粉摄入逆转小鼠海马组织PPARα和HO-1表达水平,可能是奶粉缓解抑郁样行为的重要机制。此外,由于奶粉富含的乳蛋白与乳脂,相对于普通饮用水,其口感更佳,小鼠更偏好奶粉乳液,摄食过程中的愉悦心理以及应激后的食物奖赏机制也是改善抑郁的可能因素[24-25]。
综上所述,本研究阐释了奶粉摄入缓解慢性不可预知性应激诱导的小鼠抑郁样行为,可能与小鼠的饮食结构改变及大脑海马体PPARα、HO-1蛋白表达水平有关。本研究可为富含营养物质的奶粉治疗抑郁提供新的理论依据。