玉米黃質預先灌胃對脂多糖誘導小鼠抑郁行為的改善作用及其機制

薄秀梅，宋遠見，郝艷玲，孫曉晶，賀玲

(徐州醫科大學基礎醫學院,江蘇徐州 221004)

抑郁癥是一種常見的精神疾病，臨床表現主要為情緒低落、興趣減退、活動減少等癥狀。近年研究[1]發現,舍曲林、帕羅西汀等抗抑郁藥有許多不良作用，如低血壓、體質量增加和性功能障礙等。其嚴重的不良作用使開發更為安全的抗抑郁藥成為必要。神經炎癥在抑郁癥中的作用日益受到重視,臨床研究[2]發現，抑郁癥患者外周血血清或血漿中多種炎癥因子如IL-1β、IL-6、TNF-α等顯著升高。玉米黃質又稱玉米黃素，是一種具有重要生物學功能的食品來源色素，其分子結構中含40個碳分子和11個共軛雙鍵，屬于類胡蘿卜素家族。有研究[3]結果顯示，玉米黃質具有較強的抗氧化功能，可保護生物系統免受過量氧化反應所產生的危害。一些動物實驗[3～5]顯示，玉米黃質可以通過抑制炎癥反應改善焦慮和抑郁。然而，玉米黃質是否能改善脂多糖誘導的小鼠抑郁樣行為未見報道，其機制尚未被探索。2017年12月～2018年11月，我們采用脂多糖誘導了抑郁動物模型，觀察玉米黃質對抑郁小鼠行為學及IL-1β、IL-6和TNF-α等炎癥因子表達的影響，為進一步解釋抑郁癥的病理生理機制，發掘更有效、安全的抗抑郁藥物奠定基礎。

1 材料與方法

1.1 實驗動物、試劑及儀器 健康雄性ICR小鼠7周齡，體質量(15±20)g，由徐州醫科大學實驗動物中心提供，動物合格證編號：SYXK(蘇)2015-0030。小鼠自由飲食飲水，光暗周期12 h/12 h，實驗前適應性飼養7 d。脂多糖(美國sigma公司)，玉米黃質(鄭州荔諾生物科技有限公司，純度98%)，ZHZFT型自主活動實驗視頻分析系統(淮北正華生物儀器設備有限公司)，ELISA試劑盒(南京建成生物工程研究所)。

1.2 玉米黃質預先灌胃及小鼠抑郁模型制作 在小鼠實驗前1 d，采用曠野試驗(open-field test)法[5]選擇評分相近的24只小鼠隨機分為對照組、模型組、觀察1組、觀察2組，每組6只。觀察1組、觀察2組分別給予玉米黃質50 mg/kg、100 mg/kg，每天1次，連續灌胃1周。對照組和模型組小鼠給予相同體積的羧甲基纖維素鈉，每天1次，連續灌胃1周。在最后一次給藥結束12 h后，模型組、觀察1組、觀察2組參照文獻[6，7]方法，單次腹腔注射脂多糖1 mg/kg,制作小鼠抑郁樣行為模型,對照組單次腹腔注射等劑量生理鹽水。采取曠場實驗鑒定模型是否制備成功。曠場實驗(OFT)：腹腔注射生理鹽水及脂多糖 12 h后，放入1只小鼠在測試箱正中格中，適應3 min，采用Anaze Y軟件記錄5 min內小鼠的穿格次數和運動路程。每次測試結束后清除小鼠排泄物，使用70%的酒精擦拭箱底及四壁，待乙醇揮干后進行下一只小鼠測試。

1.3 各組抑郁樣行為評估 采用曠場實驗及懸尾實驗。曠場實驗方法同上。懸尾實驗：曠場實驗結束后，立刻進行懸尾實驗。將小鼠尾端2 cm的部位固定在一根水平木棍上，使動物呈倒掛狀，其頭部離地面5～6 cm，適應2 min，記錄動物在4 min內的累計不動時間。

1.4 前額葉皮質炎癥因子IL-1β、IL-6、TNF-α的檢測 上述試驗結束后處死動物，取腦，分離前額葉皮質，制備組織勻漿，低溫離心(4 ℃，10 000 r/min，5 min)，收集蛋白上清液用于ELISA檢測，操作步驟按照試劑盒說明書進行。

2 結果

2.1 各組活動總距離、穿越中心格次數、懸尾不動時間比較 各組活動總距離、穿越中心格次數、懸尾不動時間比較，F分別為38.27、50.74、91.88，P分別為0.1836、0.3760、0.7405。給予小鼠脂多糖 12 h后，抑郁模型小鼠出現類似抑郁的行為，表現為活動量較對照組變少，情緒低落，而給予玉米黃質后活動量增多。與對照組比較，模型組小鼠活動總距離短，穿越中心格的次數變少、懸尾不動時間長(P<0.01)；與模型組相比，觀察1、2組活動總距離延長，穿越中心格次數增加，懸尾不動時間短(P均<0.01)；觀察1、2組間上述各指標比較，P均<0.01，詳見表1。

表1 各組活動總距離、穿越中心格次數、懸尾不動 時間

2.2 各組前額葉皮質中IL-1β、IL-6、TNF-α的表達比較 各組前額葉皮質中IL-1β、IL-6、TNF-α的表達比較，F值分別為33.24、160.3、63.71，P值分別為0.1719、0.0711、0.6905，與對照組相比，模型組前額葉皮質中IL-1β、IL-6、TNF-α表達量增加(P均<0.01)；與模型組比較，觀察1、2組IL-1β、IL-6、TNF-α的表達量降低(P均<0.01)；觀察1、2組間上述各指標比較，P均<0.01,詳見表2。

組別 n IL-1β IL-6 TNF-α觀察1組 6 13.00±1.414 21.83±3.601 15.00±2.280觀察2組 6 11.67±1.862 19.67±0.983 10.00±1.414模型組 6 23.17±3.656 50.33±3.670 24.17±1.722對照組 6 11.58±1.908 18.33±2.733 11.17±2.317

3 討論

越來越多的研究[3]表明，神經炎癥是抑郁癥重要的病理學基礎。脂多糖進入機體后激活NF-κB，誘導產生IL-1β、IL-6、TNF-α等各種炎性細胞因子，這些細胞因子的產生在抑郁癥的發病過程中發揮了重要作用。腹腔注射脂多糖誘導模型是公認的炎癥相關抑郁癥動物模型。研究[8]證實，腹腔注射脂多糖后小鼠體內可發生炎癥級聯反應，釋放炎癥因子如IL-1β、IL-6、TNF-α等，在曠場及閉場實驗中出現自主活動減少等癥狀。本研究采用單次腹腔注射脂多糖誘導小鼠產生抑郁樣行為，研究結果顯示，在規定時間內，模型組小鼠與對照組比較，移動總距離變短、水平活動穿格次數減少、懸尾不動時間延長，說明脂多糖誘導的抑郁模型構建成功。

玉米黃質是一種強抗氧化劑，可通過淬滅單線態氧、清除自由基等抗氧化行為來保護機體組織細胞，在預防老年性黃斑變性、預防白內障、減少癌癥的發生中均發揮重要作用。Ying等[9]研究結果顯示，玉米黃質具有明顯的抗炎作用，因此常被用于炎癥引起的疾病模型中。前額葉皮質是與認知、情緒及精神狀態密切相關的腦區之一，其功能變化在抑郁癥發病過程中扮演重要角色。本研究結果顯示，玉米黃質可以明顯降低前額葉皮質中IL-1β、IL-6、TNF-α炎癥因子的表達，改善脂多糖誘導的抑郁樣行為，增加大鼠自主活動性，以100 mg/kg的玉米黃質改善作用為著。因此認為，玉米黃質的抗炎抗氧化特性在改善抑郁樣行為中發揮了重要作用，以高劑量的效果為佳；同時玉米黃質作為天然的食品來源色素，本身具有很高的營養價值，對人體無毒副作用，可以作為治療抑郁癥的一個潛在藥物。

總之，玉米黃質預處理可降低抑郁模型小鼠IL-1β、IL-6、TNF-α表達量，改善小鼠的神經炎癥狀態，從而增強神經元的自我修復能力，達到抗抑郁的治療效果，其具體作用機制尚需進一步探討。