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代謝組學(xué)在中醫(yī)藥抗抑郁研究中的應(yīng)用進(jìn)展*

2020-03-13 03:09王雪雪陶柱萍張成桂韋桂寧劉衛(wèi)紅高鵬飛
關(guān)鍵詞:抗抑郁代謝物組學(xué)

王雪雪,陶柱萍,厲 穎,張成桂,2,韋桂寧,劉衛(wèi)紅,高鵬飛,2,5**

(1. 大理大學(xué)藥學(xué)與化學(xué)學(xué)院 大理 671000;2. 云南省昆蟲生物醫(yī)藥研發(fā)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 大理 671000;3. 廣西中醫(yī)藥研究院藥理所 南寧 530022;4. 大理大學(xué)農(nóng)學(xué)與生物科學(xué)學(xué)院 大理 671000;5. 藥用特種昆蟲開發(fā)國家地方聯(lián)合工程研究中心 大理 671000)

抑郁是一種常見的高風(fēng)險(xiǎn)精神疾病,以心境低落為主要臨床癥狀。研究表明,抑郁具有高復(fù)發(fā)率、高致殘率和高發(fā)病率的特點(diǎn),同時(shí)還增加了其他常見復(fù)雜疾病的發(fā)病率,嚴(yán)重影響人們的生活質(zhì)量[1-2]。臨床上抗抑郁化學(xué)合成藥起效快、療效好,但副作用較為明顯;在尋找療效好、毒性低的新型抗抑郁藥的過程中,中醫(yī)藥抗抑郁成為近年來研究熱點(diǎn)[3]。

代謝物的含量變化是生物體對基因改變、疾病或環(huán)境影響的最終應(yīng)答,代謝組學(xué)是對生物系統(tǒng)內(nèi)所有內(nèi)源性低分子量代謝物(< 1500 Da)含量進(jìn)行整體分析,通過建立代謝物含量變化與生物表型變化之間的直接關(guān)系,確定研究對象的生理學(xué)或病理生理學(xué)終點(diǎn)[4-5],這適合于中醫(yī)藥“多組分、多靶點(diǎn)、整體調(diào)節(jié)”特點(diǎn)的研究。代謝組學(xué)已被廣泛應(yīng)用到腦部疾病研究中,在抑郁研究中,可通過腦組織及生物體液中代謝物含量的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律,直接反映腦部的病理變化趨勢及藥物干預(yù)效果[6-7];有研究表明抑郁患者體內(nèi)的代謝產(chǎn)物在臨床癥狀出現(xiàn)以前,可能已經(jīng)發(fā)生改變[8-10]。

1 代謝組學(xué)簡介

1.1 代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)

核磁共振譜(NMR)和質(zhì)譜(MS)是目前常用的代謝組學(xué)技術(shù)。NMR 具有樣品制備簡單,不需要電離或衍生、無損性、無偏倚、易于量化、能獲得豐富的信息等優(yōu)勢;它還適合于通過固態(tài)核磁共振(ssNMR)魔角自旋(MAS-NMR)來研究完整的組織、器官和其他固體或半固態(tài)樣品;但NMR 也存在設(shè)備成本、維護(hù)費(fèi)用高等缺點(diǎn)[11-12]。MS 具有高靈敏度、高特異性、高通量的優(yōu)點(diǎn),可以檢測和識(shí)別未知的化合物,并對所識(shí)別的組分進(jìn)行確認(rèn)和定量;但其存在樣品制備較復(fù)雜、成本高、捕捉信息量較少等不足[13]。

代謝組學(xué)技術(shù)平臺(tái)的發(fā)展趨勢,是多種技術(shù)的聯(lián)合應(yīng)用,例如氣相色譜法與MS 聯(lián)用(GC-MS)、液相色譜法與MS 聯(lián)用(LC-MS)、超高效液相色譜法與MS 聯(lián)用(UPLC-MS)、超高效液相色譜-四極飛行時(shí)間-質(zhì)譜(UPLC-QTOF-MS)、NMR 與UPLC-QTOF-MS[14]或UPLC-MS/MS[15]聯(lián)用,這不僅互補(bǔ)不足,還可進(jìn)行整合及驗(yàn)證分析,提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。

1.2 代謝組學(xué)分析流程

代謝組學(xué)分析流程包括:(1)樣品的采集與制備;(2)代謝物的分離與檢測;(3)數(shù)據(jù)處理;(4)生化解釋。其中,數(shù)據(jù)處理與生化解釋為整個(gè)操作步驟中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

數(shù)據(jù)處理:利用模式識(shí)別技術(shù)等化學(xué)計(jì)量學(xué)方法對數(shù)據(jù)進(jìn)行降維和信息挖掘。模式識(shí)別技術(shù)是常用的方法,它包括非監(jiān)督和有監(jiān)督的模式識(shí)別方法[11]:非監(jiān)督的主成分分析(PCA)方法及有監(jiān)督的偏最小二乘法-判別分析(PLS-DA)、正交偏最小二乘法判別分析(OPLS-DA)等。在數(shù)據(jù)處理的各階段,模型的質(zhì)量及有效性驗(yàn)證尤為重要。模型驗(yàn)證主要分為內(nèi)部驗(yàn)證(交叉驗(yàn)證)及外部驗(yàn)證(排列試驗(yàn)、交叉驗(yàn)證的方差分析)兩種方法。

生化解釋:檢測結(jié)果經(jīng)數(shù)據(jù)分析后,需根據(jù)代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)等資源,確定代謝物的化學(xué)結(jié)構(gòu),了解代謝物的生物功能,進(jìn)而分析其可能的代謝通路及網(wǎng)絡(luò)路徑。目前常用的代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫有:人類代謝 組 數(shù) 據(jù) 庫(Human Metabolome Database,HMDB,www.hmdb.ca)、METLIN 代謝組學(xué)數(shù)據(jù)庫(https://metlin.scripps.edu)、京都基因和基因組百科全書(Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes,KEGG,http://www.genome.jp/kegg/)等;常用網(wǎng)絡(luò)分析資源包括獨(dú)創(chuàng)性路徑分析(IPA)、LIPID MAPS-Nature Lipidomics Gateway、MetaboAnalyst、MetaMap等[3,8,11]。

2 應(yīng)用代謝組學(xué)研究的部分抗抑郁中藥

本研究通過檢索PubMed、CNKI數(shù)據(jù)庫,從研究對象與樣品、研究技術(shù)和抗抑郁中藥作用機(jī)制等方面,初步總結(jié)了近年來代謝組學(xué)在中藥抗抑郁研究中的部分文獻(xiàn),為相關(guān)研究提供一定參考(見表1)。

2.1 研究對象與樣品

研究對象:分為臨床抑郁患者和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型兩種。實(shí)驗(yàn)動(dòng)物模型有CUMS 模型、CVS 模型、VD 抑郁模型、CORT 誘導(dǎo)模型及LPS 誘導(dǎo)模型等。抑郁研究中常用的實(shí)驗(yàn)動(dòng)物類型有:Spragu-Dawley大鼠、Wistar大鼠;C57BL/6J小鼠、ICR小鼠等。

樣品類型:尿液、血清或血漿、肝臟及腦組織等是抑郁研究中常用的生物樣本。

2.2 與代謝組學(xué)聯(lián)用的常規(guī)研究技術(shù)

常規(guī)研究技術(shù)主要有:行為學(xué)指標(biāo)測試,例如強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)(FST)、尾吊實(shí)驗(yàn)(TST)、曠場實(shí)驗(yàn)(OFT)、蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)(SPT)等[15-16];生化指標(biāo)檢測,如海馬組織中NE、5-HT、腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(BDNF)含量等[18]及血清中腫瘤壞死因子-α(TNF-α)、白介素-6(IL-6)和皮質(zhì)酮(CORT)等[19,21];蛋白印跡法[15];qRTPCR技術(shù)[33]等。

2.3 與代謝組學(xué)聯(lián)用的交叉學(xué)科和新技術(shù)

2.3.1 腸道菌群

有研究顯示,腸道菌群與抑郁發(fā)生關(guān)系密切[42]。臨床研究表明,抑郁患者出現(xiàn)腸道微生物群紊亂,包括代謝物的濃度變化,如三甲胺、二甲胺和二甲甘氨酸等[31]。LIU 等[31]觀察到,逍遙散可調(diào)節(jié)抑郁患者血漿中,參與腸道菌群代謝的相關(guān)差異代謝物含量,使其趨于正常;通過建立代謝物與腸道菌群之間的聯(lián)系,揭示了抑郁的發(fā)生與腸道微生物代謝紊亂有關(guān),提示調(diào)節(jié)腸道微生物紊亂可能中醫(yī)藥抗抑郁的部分作用機(jī)制。

2.3.2 免疫

有神經(jīng)影像學(xué)研究顯示,免疫代謝失調(diào)的標(biāo)記物與海馬體積成反比關(guān)系,而這一區(qū)域與多種精神疾病的病理生理學(xué)密切相關(guān)[43]。有研究報(bào)道[15],甘氨酸與缺血細(xì)胞的保護(hù)及免疫功能的改善有關(guān),丙氨酸在淋巴細(xì)胞再生和免疫過程中起著至關(guān)重要的作用。GONG 等[15]基于代謝組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn),當(dāng)歸提取物能夠恢復(fù)CUMS引起的大鼠血清中丙氨酸和甘氨酸的異常變化,表明其藥理作用與減輕免疫功能受損密切相關(guān)。這從代謝組學(xué)層面揭示,增強(qiáng)免疫功能可能是中醫(yī)藥抗抑郁的治療靶點(diǎn)。

2.4 抗抑郁中藥藥效生物標(biāo)記物(抑郁生物標(biāo)記物)及其作用機(jī)制研究進(jìn)展

中藥的藥效物質(zhì)基礎(chǔ)及作用機(jī)制研究過程十分復(fù)雜,許多抗抑郁中藥的藥理機(jī)制尚未闡明。與傳統(tǒng)研究方法相比,代謝組學(xué)通過檢測生物液體或組織樣本中小分子代謝物,反映這些小分子代謝物在治療的過程中的整體水平,并從中篩選和鑒定出特異性生物標(biāo)記物,揭示中藥作用的相關(guān)代謝途徑,從而深入研究抑郁的發(fā)生發(fā)展規(guī)律,同時(shí)進(jìn)一步探索中藥的作用機(jī)制。

表1 應(yīng)用代謝組學(xué)研究的部分抗抑郁中藥

抑郁的復(fù)發(fā)性高、初期臨床特征不明顯,且極易與焦慮癥、雙向情感障礙、精神分裂癥等疾病混淆,如何做到抑郁臨床的精準(zhǔn)診療是重點(diǎn)問題。篩選和鑒定出的特異性抗抑郁中藥藥效生物標(biāo)記物,同時(shí)也可作為抑郁生物標(biāo)記物,為抑郁的早期診斷及療效評(píng)價(jià)提供參考。

本研究總結(jié)了基于代謝組學(xué)研究方法得到的潛在抗抑郁中藥藥效生物標(biāo)記物(抑郁生物標(biāo)記物),詳見表2。

通過總結(jié)文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn),抗抑郁中藥的作用機(jī)制與調(diào)節(jié)機(jī)體內(nèi)差異性代謝物含量密切相關(guān)。文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻率等于或大于3次(≥3)的差異性代謝物有15種,與正常組比較,模型組或抑郁患者體內(nèi)的丙氨酸、乳酸、甘氨酸、絡(luò)氨酸、馬尿酸鹽、脂質(zhì)、泛酸等代謝的含量增加;色氨酸、谷氨酸、纈氨酸、肌氨酸酐、NAA、異亮氨酸、膽堿、檸檬酸的含量降低;文獻(xiàn)中出現(xiàn)2 次的差異性代謝物有14 種,即硬脂酸、二甲胺、尿囊素、花生四烯酸、苯丙酮酸、LysoPC 的含量升高,琥珀酸鹽、丙酮酸鹽、肌酸、次黃嘌呤、煙酰胺、二羥喹啉甲酸、甜菜堿、植物鞘氨醇含量降低。結(jié)果提示,這29 種差異性代謝物可作為潛在的抗抑郁中藥藥效生物標(biāo)記物;同時(shí)也可將其作為潛在的的抑郁生物標(biāo)記物,用于抑郁的診斷及治療。

表2 抑郁生物標(biāo)記物總結(jié)

經(jīng)相關(guān)代謝路徑分析表明,中藥主要通過調(diào)控參與氨基酸代謝、能量代謝、TCA 循環(huán)、糖代謝、脂質(zhì)代謝、腸道菌群代謝等一種或多種代謝途徑的差異性代謝物,使其趨于正常水平,從而發(fā)揮抗抑郁療效。

3 中藥的抗抑郁機(jī)制研究和藥效評(píng)價(jià)

3.1 單味中藥提取物

3.1.1 京尼平

DU 等[16]探討了京尼平對CUMS 應(yīng)激大鼠的抗抑郁作用。血清及尿液代謝組學(xué)發(fā)現(xiàn),京尼平可顯著逆轉(zhuǎn)應(yīng)激引起的血清中氧化三甲胺(TMAO)和β-羥丁酸(β-HB)減少,脂類、乳酸、丙氨酸和N-乙酰糖蛋白增加及尿液中肌酐和甜菜堿的下降,檸檬酸鹽、三甲胺和二甲胺的增加,使得這些差異性代謝物濃度恢復(fù)至接近正常水平。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,京尼平具有明顯的抗抑郁療效,其作用機(jī)制可能與調(diào)節(jié)涉及上述差異性代謝物的腸道微生物、能量代謝和糖代謝紊亂有關(guān),這一抗抑郁效果也在行為學(xué)實(shí)驗(yàn)中得到了證實(shí),如增加體重及糖水?dāng)z入量,提高大鼠自主活動(dòng)性。

3.1.2 淫羊藿苷

GONG 等[18]探討了淫羊藿苷在CORT 誘導(dǎo)大鼠抑郁中的抗抑郁活性。在血清、尿液及腦組織代謝譜中,分別發(fā)現(xiàn)9種、5種和3種代謝差異物,除血清中異亮氨酸、尿液中?;撬嵬?,其余代謝物均可被淫羊藿苷回調(diào)接近于正常水平。這些差異性代謝物主要涉及能量代謝、脂代謝、氨基酸代謝和腸道微生物代謝,表明淫羊藿苷可能通過調(diào)節(jié)紊亂的代謝途徑,逆轉(zhuǎn)CORT 所致抑郁的病理過程。同時(shí),淫羊藿苷還可顯著增加海馬中BDNF含量,改善大鼠抑郁癥狀,這些結(jié)果與代謝組學(xué)結(jié)果均可相互佐證。

3.1.3 延胡索生物堿(YHTA)

WU 等[3]探索了YHTA 抗抑郁作用。通過血漿代謝譜分析,CUMS 大鼠血漿中共鑒定出13 種代謝差異物:肌醇、甘油、甘氨酸等。YHTA 給藥后,這些差異代謝物水平均有恢復(fù)正常的趨勢,與陽性藥作用相似,提示YHTA可能通過調(diào)控氨基酸代謝、糖代謝、脂質(zhì)代謝和TCA 循環(huán)紊亂,實(shí)現(xiàn)抗抑郁作用。這一結(jié)果與行為學(xué)檢測結(jié)果相一致,如YHTA 改善了由于應(yīng)激引起的FST 不動(dòng)時(shí)間明顯增加,蔗糖攝入量及體重降低等抑郁樣癥狀。

3.1.4 桔梗葉甲醇提取物(HPF)

WANG 等[19]研究了HPF 對LPS誘導(dǎo)抑郁小鼠的影響。血清及海馬代謝譜圖分析顯示,抑郁小鼠模型中分別鑒定出21 和11 種差異代謝物,涉及脂質(zhì)代謝、氨基酸代謝、能量代謝、花生四烯酸代謝、谷胱甘肽代謝和磷酸肌醇代謝;HPF 干預(yù)后,可顯著恢復(fù)參與這些代謝通路的部分代謝物水平。這些結(jié)果與行為學(xué)指標(biāo)檢測及生化指標(biāo)結(jié)果相吻合,如HPF 顯著提高蔗糖攝入量、體質(zhì)重等,降低血清中促炎細(xì)胞因子TNF-α和IL-6水平等。

3.1.5 當(dāng)歸乙醇提取物(AS)

GONG 等[15]探討了AS對CUMS誘發(fā)抑郁大鼠的治療作用。血清代謝譜分析顯示,AS 可調(diào)控組氨酸、葡萄糖、甘氨酸等26 種差異代謝物含量,使其有恢復(fù)正常的趨勢。此外,AS 還可恢復(fù)小鼠血液學(xué)異常的現(xiàn)象,如調(diào)節(jié)血液中紅細(xì)胞、血小板數(shù)、紅細(xì)胞分布寬度等水平,與代謝組學(xué)結(jié)果一致。這些結(jié)果表明,AS 的抗抑郁作用機(jī)制可能與調(diào)節(jié)參與促進(jìn)機(jī)體能量代謝和血清蛋白質(zhì)合成、穩(wěn)定細(xì)胞膜、增強(qiáng)免疫功能及血液系統(tǒng)等相關(guān)代謝物含量有關(guān)。

3.2 中藥藥對

DU 等[20]探究知母與百合藥對(ZB)對大鼠CUMS抑郁模型是否有協(xié)同治療作用。血清代謝譜顯示,氨基酸代謝(谷氨酸、纈氨酸、色氨酸等)、能量代謝(L-肉毒堿、丙酰肉堿、乙酰肉堿)及其他如膽酸、鞘氨醇等30 種代謝物在模型組大鼠血清中異常改變;其中,22 種差異性代謝物在ZB 給藥后恢復(fù)趨于正常。結(jié)果提示,ZB 抗抑郁作用機(jī)制與調(diào)節(jié)氨基酸代謝、膽汁酸代謝、脂代謝和鞘脂代謝代謝、能量代謝等相關(guān)。

3.3 中藥方劑

3.3.1 小柴胡湯(XCHT)

XIONG 等[22]研究了XCHT 對CUMS 誘發(fā)抑郁大鼠的改善作用。尿液代謝組學(xué)分析顯示,XCHT 可顯著上調(diào)肌酐、檸檬酸鹽和硫酸吲哚,下調(diào)馬尿酸鹽、苯乙尿酸等6 種代謝物水平,提示XCHT 對抑郁的治療作用可能與調(diào)節(jié)氨基酸和脂質(zhì)代謝紊亂、抑制氧化應(yīng)激和炎癥反應(yīng)有關(guān)。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,XCHT 可顯著逆轉(zhuǎn)CUMS 引起蔗糖攝入量和攝食量的減少,改善大鼠抑郁樣行為,與代謝組學(xué)結(jié)果一致。

3.3.2 半夏厚樸湯(BHD)

MA 等[23]探索了BHD 的抗抑郁作用。腦組織代謝組學(xué)結(jié)果顯示,與CUMS 模型組相比,BHD 對涉及氨基酸、有機(jī)酸和脂肪酸代謝的8 種受干擾的內(nèi)源性代謝物有明顯調(diào)節(jié)作用,包括升高谷氨酸和8,9-環(huán)氧二十碳三烯酸水平,降低山崳酸、硬脂酸和甘氨酸等。研究提示,恢復(fù)代謝途徑紊亂可能是BHD 發(fā)揮抗抑郁作用的主要原因之一。在行為學(xué)相關(guān)研究中發(fā)現(xiàn),BHD 可明顯縮減大鼠FST 中的不動(dòng)時(shí)間,增加蔗糖攝入量,緩解大鼠抑郁癥狀,與上述代謝組學(xué)研究結(jié)果相互佐證。

3.3.3 逍遙散(XYS)

LIU 等[32]研究了XYS 對抑郁患者的影響。血漿代謝組學(xué)分析顯示,相比于健康者,抑郁患者血漿草酸和硬脂酸水平顯著升高,而纈氨酸和尿素水平顯著下降;XYS 通過調(diào)節(jié)乙醛酸和二羧酸代謝功能失調(diào)(草酸)、脂肪酸生物合成(硬脂酸)、纈氨酸與亮氨酸、異亮氨酸生物合成(纈氨酸)、精氨酸和脯氨酸代謝(尿素)等代謝物的變化發(fā)揮抗抑郁療效,并提示草酸和硬脂酸的結(jié)合可能成為未來抑郁診斷候選標(biāo)志物。

3.3.4 柴胡疏肝散(CHSGS)

CHANG 等[14]探 究 白 芍(QBS)在 柴 胡 疏 肝 散(CHSGS)抗抑郁中的作用。尿液代謝譜發(fā)現(xiàn)的46 種差異代謝產(chǎn)物中,有20種與行為實(shí)驗(yàn)中觀察到的蔗糖消耗量有顯著相關(guān)性,并被認(rèn)為是評(píng)價(jià)CSGS 抗抑郁作用的療效標(biāo)志物。實(shí)驗(yàn)進(jìn)一步證明,QBS 能夠改善在CUMS 引起的抑郁中6 種差異代謝物(谷氨酸、乙酰乙酸、肌酐、黃嘌呤酸、犬尿喹啉和N-乙酰羥色胺)的代謝紊亂,研究提示QBS 在抗抑郁作用中起著不可或缺的作用,并通過指紋圖譜明確QBS 的有效成分為芍藥苷、白芍苷、異麥芽牡丹苷和苯甲酰芍藥苷。

JIA 等[33]應(yīng)用肝臟靶向代謝組學(xué)結(jié)合qRT-PCR 技術(shù)探究CHSGS 對肝損傷相關(guān)抑郁的保護(hù)作用。通過肝臟代謝譜分析,CHSGS 可使油酸、甘油磷膽堿、肉毒堿等多種由CUMS引起差異代謝物水平正?;?。研究揭示,CHSGS 對小鼠肝臟的保護(hù)作用不僅與調(diào)節(jié)肝臟代謝(磷脂代謝和膽汁酸合成等)有關(guān),也與抑制肝細(xì)胞凋亡關(guān)系密切。

3.4 中成藥

3.4.1 養(yǎng)心氏片(YXST)

DU等[38]探究YXST對小鼠血管性抑郁模型的抗抑郁作用。通過對腦組織中海馬的代謝組學(xué)分析發(fā)現(xiàn),模型組中38 種代謝物發(fā)生了顯著性變化;YXST 給藥后,可將其中的23 種差異代謝物逆轉(zhuǎn)接近于正常水平,提示YXST 可能通過調(diào)節(jié)氨基酸和能量代謝等多種代謝途徑,保護(hù)小鼠免受血管抑制性損傷,發(fā)揮抗抑郁作用。行為學(xué)實(shí)驗(yàn)與生化檢測顯示,YXST 可明顯上調(diào)海馬中NE、DA 及5-HT 的含量,減輕小鼠抑郁癥狀,這與代謝組學(xué)結(jié)果相符。

3.4.2 銀杏內(nèi)酯注射液(DGMI)

LANG 等[38]以文拉法辛(抗抑郁藥)為陽性對照藥物探討了DGMI 的抗抑郁作用和機(jī)理。在SPT 和TST實(shí)驗(yàn)中觀察到,DMGI 給藥后產(chǎn)生與陽性藥類似的抗抑郁樣作用。通過分析小鼠腦組織中海馬代謝譜圖,發(fā)現(xiàn)腹腔注射DGMI,可顯著改變磷酸鹽、甘氨酸、乙醇胺和肌苷等18 種差異代謝物水平,其中10 種代謝物的調(diào)節(jié)作用與陽性藥一致,這些生化變化包括神經(jīng)遞質(zhì)代謝、氧化應(yīng)激、谷胱甘肽代謝、脂質(zhì)代謝、能量代謝等。研究結(jié)果提示,DMGI 抗抑郁作用與調(diào)節(jié)多個(gè)代謝通路紊亂有關(guān)。

3.5 其他

3.5.1 沙棘籽油

TIAN 等[41]探索沙棘籽油抗抑郁作用。尿液代謝譜圖分析顯示,CUMS 抑郁大鼠尿液中庚二酸和棕櫚酸含量明顯減少,辛二酸、檸檬酸、鄰苯二甲酸、肉桂酸和5-羥甲基-2-呋喃甲酸(sumiki's acid)顯著增高;沙棘籽油給藥后,可使這些差異代謝物水平恢復(fù)至接近正常;這些差異代謝物分別參與了能量代謝、神經(jīng)遞質(zhì)合成以及脂肪酸代謝等代謝過程,提示沙棘籽油對大鼠的抗抑郁作用可能與調(diào)節(jié)這些代謝途徑有關(guān)。

3.5.2 圣約翰草提取物(St John’s Wort,SJ)

WANG 等[42]通過SJ、人參皂甙(GS)和丙咪嗪(CPM)的藥效對比,探討了SJ 抗抑郁的作用機(jī)制。大鼠血清、尿液和腦組織代謝譜分析顯示,SJ 主要抑制單胺類神經(jīng)遞質(zhì)代謝產(chǎn)物的變化,如下調(diào)血清、尿液和腦組織中酪氨酸和苯丙氨酸水平,上調(diào)尿液中5-HIAA 含量,與CPM 效果相似;而GS 對與興奮性/抑制性氨基酸和單胺類神經(jīng)遞質(zhì)代謝物均有影響,且比SJ和CPM 更能減輕應(yīng)激引起的大鼠大腦和外周代謝產(chǎn)物的變化。該實(shí)驗(yàn)首次從代謝組學(xué)層面闡明SJ 抗抑郁作用與調(diào)節(jié)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)代謝產(chǎn)物相關(guān)。

4 小結(jié)與展望

基于代謝組學(xué)的中醫(yī)藥抗抑郁研究顯示,多種中藥有抗抑郁療效,其作用機(jī)制可能與調(diào)節(jié)抑郁患者或抑郁動(dòng)物體內(nèi)的差異性代謝物有關(guān)。通過分析總結(jié)的抗抑郁中藥藥效生物標(biāo)記物有丙氨酸、乳酸、甘氨酸等29種差異性代謝物,這些物質(zhì)亦可作為潛在的抑郁生物標(biāo)記物,用于抑郁的早期診斷與治療等。相關(guān)代謝路徑分析表明,中藥調(diào)控的差異性代謝物,主要涉及氨基酸代謝、能量代謝、TCA 循環(huán)、脂質(zhì)代謝、腸道菌群代謝、糖代謝等一個(gè)或多個(gè)代謝途徑,從而發(fā)揮抗抑郁功能。這些研究結(jié)果不僅從代謝組學(xué)層面驗(yàn)證了抗抑郁中醫(yī)藥“多機(jī)制協(xié)同作用”的特點(diǎn),同時(shí)也完善了中醫(yī)藥的抗抑郁機(jī)制。

代謝組學(xué)在中醫(yī)藥抗抑郁研究中,仍存在一些亟待解決的問題:一,中藥的成分復(fù)雜,藥效標(biāo)志物的篩選具有一定的挑戰(zhàn)性;二,多數(shù)研究集中在中藥粗提取物層面,尚未揭示中藥抗抑郁活性單體成分;三,現(xiàn)有的研究多數(shù)只針對某一時(shí)間點(diǎn)機(jī)體靜態(tài)的代謝狀態(tài),存在一定的局限性;四,基于代謝組學(xué)研究,文獻(xiàn)報(bào)道的與中藥抗抑郁相關(guān)的差異性代謝物數(shù)量很多,但有些代謝物在不同研究報(bào)道中的變化趨勢不一致,例如:N-乙酰天冬氨酸,有個(gè)別文獻(xiàn)報(bào)道在大鼠尿液中的含量升高[14],與多數(shù)文獻(xiàn)報(bào)道不一致;檸檬酸鹽,不同文獻(xiàn)報(bào)道的大鼠尿液樣品中的NMR[16]與UPLCMS[22,25]的檢測結(jié)果相反。研究對象、造模方法、檢測樣本類別或數(shù)量、研究技術(shù)等的不同,可能是導(dǎo)致這些結(jié)果差異的原因。

未來代謝組學(xué)在中醫(yī)藥抗抑郁研究中,可從以下幾個(gè)方面深入探討:

其一,中醫(yī)藥抗抑郁的實(shí)驗(yàn)對象,可考慮更多地偏向于臨床患者;同時(shí)考慮將在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的具有抗抑郁功效的中藥,盡快的應(yīng)用于臨床研究。

其二,可考慮引入動(dòng)態(tài)的、多種生物樣本的代謝組學(xué)研究;多種代謝組學(xué)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用;代謝組學(xué)結(jié)果與常規(guī)研究技術(shù)及其他新技術(shù)相互佐證等,提高數(shù)據(jù)的一致性與可靠性;此外,可應(yīng)用循證醫(yī)學(xué),采用Meta 分析等手段,對潛在的抑郁生物標(biāo)記物進(jìn)行臨床驗(yàn)證。

其三,目前發(fā)現(xiàn)有抗抑郁功效的中藥品種多達(dá)數(shù)十種,其中一些品種已被應(yīng)用于臨床抗抑郁治療,但藥理機(jī)制研究有待深入[44-45];可考慮應(yīng)用代謝組學(xué)技術(shù),優(yōu)先深入探索并完善這些潛在抗抑郁中藥的藥理機(jī)制。

其四,研究表明,傳統(tǒng)中醫(yī)療法治療抑郁,例如辯證論治[46]、針刺、艾灸結(jié)合穴位[47-49]等,具有療效明顯、毒副作用小、起效快和復(fù)發(fā)率低等優(yōu)點(diǎn),但具體作用機(jī)理尚未完全明確;目前已有基于代謝組學(xué)技術(shù),探討針刺治療神經(jīng)退行性疾病作用機(jī)制的研究[50];今后可考慮采用代謝組學(xué)技術(shù),深入探究上述傳統(tǒng)中醫(yī)療法的抗抑郁作用機(jī)制,推進(jìn)中醫(yī)藥抗抑郁的研究進(jìn)展。

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