抑郁症是最为常见的一种精神障碍，其主要症状包括持续性悲伤、认知障碍和兴趣下降，严重影响生活质量。据世界卫生组织预计，至2030年，抑郁症将成为全球范围内身心缺陷的首要原因。然而，目前如氟西汀、度洛西汀等药物，不仅起效慢，还易引发头痛、认知障碍等多种副作用，因此寻找一种更安全有效的抗抑郁药物迫在眉睫。

天然草药具备良好的安全性，同时在抗抑郁治疗中历史悠久。其中，金丝桃属植物的提取物在欧美国家常用于治疗轻中度抑郁症，美丽金丝桃中的Hyperibone J（HJ）能够抑制脂多糖（LPS）诱导的炎症反应。近年来，多项研究表明神经炎症在抑郁症中扮演了重要角色，然而Hyperibone J具体通过何种机制改善神经炎症并发挥抗抑郁作用仍是未知。

 

近日，一篇名为“Hyperibone J exerts antidepressant effects by targeting ADK to inhibit microglial P2X7R/TLR4-mediated neuroinflammation”的文章旨在阐明HJ可通过靶向腺苷激酶（ADK）从而抑制小胶质细胞P2X7R/TLR4通路介导的神经炎症来治疗抑郁症。

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图1 论文首页

研究方法
研究者分别利用小鼠构建慢性不可预测性温和刺激（CUMS）抑郁症模型以及LPS诱导的急性抑郁症模型，并利用BV2细胞体外模拟抑郁症神经炎症状态。通过行为学检测，包括矿场实验（OFT）、糖水偏好实验（SPT）、悬尾实验（TST）和强迫游泳实验（FST），观察HJ的抗抑郁效果，并通过ELISA、免疫组化荧光、转录组测序（RNA-seq）、实时荧光定量PCR等手段阐明其具体作用机制以及安全性。

 

HJ减轻小鼠抑郁样行为

通过行为学检测，研究者发现HJ可减少急、慢性抑郁模型中小鼠蔗糖偏好的降低（图2C、图3B）。在TST与FST中，HJ不仅减轻了小鼠的不动状态（图2D-E、图3C-D），同时提升了OFT中小鼠的探查行为（图2F-J、图3E-I），该部分证实了HJ缓解快感缺失、绝望状态并改善焦虑的治疗潜力。

 

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图2 HJ对CUMS诱导的抑郁样行为的影响

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图3 HJ对LPS诱导的抑郁样行为的影响

HJ改善小鼠神经炎症以及神经细胞损伤

海马体是中枢神经系统（CNS）的重要组成部分，能够影响抑郁行为，其中齿状回（DG）尤为重要。因此，研究者为探明HJ对DG的炎症状态是否具有改善作用，使用IBA-1作为小胶质细胞活化的标志物，发现HJ能够显著抑制DG中小胶质细胞的过度激活（图4A-C、图5A-C），并通过尼氏染色证实了HJ能够改善神经细胞的损伤（图4D、图5D），ELISA检测则显示，HJ可降低IL-1b、IL-6和TNF-α的水平（图4E-G、图5E-G）。
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图4 HJ对CUMS诱导的海马体齿状回（DG）的神经损伤、小胶质细胞活化和炎症因子上调的改善作用

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图5 HJ对LPS诱导的海马体齿状回（DG）的神经损伤、小胶质细胞活化和炎症因子上调的改善作用

 

Tlr4转录下调有助于HJ对抑郁样行为的抑制作用

接下来，研究者为了探索HJ治疗抑郁的分子基础，首先采用RNA-sep以及基因富集分析，发现HJ对CUMS诱导的抑郁症神经炎症的保护作用，主要与验证信号通路，如NF-κB信号通路等相关（图6）。为了验证这一点，研究者又对LPS模型组小鼠的海马体组织进行RNA-seq分析并确定了五个关键基因：Cd40、Fn1、Plau、Tlr4和Vwf。进一步行qPCR分析后，发现Tlr4作为NF-κB信号通路的一个关键部分，其表达的升高与抑郁行为具有相关性（图7G-H），而HJ可以逆转CUMS和LPS所导致的脑内Tlr4水平上调（图7D-F）。

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图6 对照组、CUMS组和CUMS+HJ组的RNA-seq结果

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图7 HJ可能通过下调Tlr4的转录水平而产生抗抑郁作用

体外HJ对TLR4及炎症水平的的影响

研究者为了进一步验证HJ对IL-1b、IL-6、TNF-a和TLR4表达的影响，在细胞水平上又进行了实验。结果显示，HJ不仅能降低上述四者的水平，还降低了炎症相关指标NO的水平。

 

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图8 HJ的体外抗神经炎活性

 

HJ抗抑郁的靶点——ADK

研究者为了进一步阐明HJ的作用机制并鉴定其直接结合靶点，通过药物亲和反应靶向稳定性（DARTS）技术，并对PharmMapper和GeneCards等数据库分析后发现了4个HJ的潜在的抗抑郁相关蛋白，其中ADK排在首位（图9B-C）。研究者还发现，LPS刺激和HJ处理均未明显改变ADK的mRNA水平（图9G），而WB分析则显示，LPS刺激增加了ADK蛋白的表达，而这种变化被能够被HJ所减弱（图9H）。因此研究者认为，HJ主要调控ADK蛋白的表达而非转录。
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图9 ADK是HJ的作用靶点

 

HJ如何通过ADK影响神经炎症并实现抗抑郁作用？

研究者对比了HJ对ADK敲除细胞和未敲除细胞中炎症指标的影响后，发现HJ无法对ADK敲除的细胞造成影响，证明了ADK是HJ抗炎作用的直接靶点，且与小胶质细胞炎症反应密切相关。结合既往文献，其具体的作用机制，研究者认为可能与两条路径相关：1）TLR4促进NF-κB p65 的磷酸化，进而诱导IL-1b、IL-6、TNF-α和NLRP3的释放；2）在病理炎症条件下，ADK在细胞外会产生并释放过量的ATP，并激活其受体P2X7R，促进NLRP3的表达，导致Caspase-1和IL-1b的产生。通过WB实验，研究者证实了HJ能够通过下调ADK水平抑制上述级联反应，从而发挥其抗抑郁作用（图11）。

 

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图10 进一步验证HJ作用机制

 

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图11 HJ抗抑郁作用的机制

结论

该研究阐明了HJ的抗抑郁作用及其内在机制。通过下调ADK进而抑制ATP/P2X7R/Caspase-1和TLR4/NF-κB信号通路，抑制了IL-1b、TNF-a 和IL-6的释放，从而发挥其抗抑郁作用，为未来抗抑郁治疗的传统草药开发提供了理论基础。

 

 

参考文献：

Li T, Li Y, Chen J, Nan M, Zhou X, Yang L, Xu W, Zhang C, Kong L. Hyperibone J exerts antidepressant effects by targeting ADK to inhibit microglial P2X7R/TLR4-mediated neuroinflammation. J Adv Res. 2024 Jul 15:S2090-1232(24)00298-4. doi: 10.1016/j.jare.2024.07.015

 

 

作者｜梅斯医学
编辑 | 竹子