Phytomedicine |山中医马柯团队：揭示百合地黄汤及其活性成分抗抑郁肠-脑互作机制

山东中医药大学马柯教授的研究团队在2024年3月11日的《Phytomedicine》杂志（中科院医学1区，IF=7.9）发表了“Co-decoction of Lilii bulbus and Radix Rehmannia Recens and its key bioactive ingredient verbascoside inhibit neuroinflammation and intestinal permeability associated with chronic stress-induced depression via the gut microbiota-brain axis”研究。该研究揭示了百合地黄汤（LBRD）及其关键生物活性成分毛蕊花糖苷（Verb）在通过肠道微生物-脑轴（GMBA）抑制慢性应激诱导的抑郁症中的神经炎症和肠道通透性方面的作用。

主要内容

本研究聚焦于百合地黄汤（LBRD）如何通过肠脑双向沟通（GMBA）来缓解抑郁症，并深入探讨了其中的作用机制。通过使用高效液相色谱（HPLC）和转录组学分析，研究团队成功识别了参与抗抑郁作用的关键分子和化合物。

为了验证这些发现，研究团队在慢性应激诱导的抑郁模型动物中进行了行为试验、神经元形态和突触树突超微结构的观察。结果显示，LBRD及其主要活性成分毛蕊花糖苷（Verb）在减轻抑郁样行为和修复突触损伤方面表现出显著效果。

进一步的研究发现，LBRD和Verb通过调节肠道微生物群、抑制肠道通透性和血脑屏障的渗漏，进而减少炎症反应，从而实现了对抑郁症的治疗作用。此外，在体外实验中，这些成分还展现出了对皮质酮诱导的神经细胞毒性的神经保护作用。

这项研究不仅揭示了LBRD通过重塑GMBA稳态对抑郁症的多成分、多靶点、多途径治疗作用，而且进一步验证了肠道菌群与Verb和LBRD抗抑郁作用之间的因果关系。这些发现为开发新的抑郁症治疗策略提供了重要的科学依据。

图1. LBRD制备过程中化学成分变化分析

作者通过分析发现，百合地黄汤（LBRD）及其冻干粉包含多种成分，主要包括碳水化合物、皂苷、环烯醚萜、类黄酮、酸、酯、氨基酸、多肽和生物碱。利用高效液相色谱法（HPLC），研究团队成功定性测定了LBRD中毛蕊花糖苷（Verb）和另一种化合物（FA）的含量。结果显示，这两种化合物均为LBRD的主要成分，并且它们的保留时间与标准化合物一致。其中，Verb因其独特的生物活性和高含量，被选为LBRD的质量标记物。在随后的研究中，作者深入探讨了Verb是否具有与LBRD相似的抗抑郁作用。

图2. LBRD和Verb可改善CUMS诱导小鼠的抑郁、焦虑样行为和消化系统功能

作者通过测试确定了6.25 g/kg的LBRD和60 mg/kg的毛蕊花苷为最佳治疗剂量。在慢性不可预见性温和应激（CUMS）造模小鼠中，这些小鼠表现出焦虑和抑郁症状，如糖水偏好降低、强迫游泳中不动时间增加、旷场实验中的活动减少。

与模型组相比，LBRD、Verb（毛蕊花苷）和艾司西酞普兰治疗均能缓解这些抑郁症状。经过四周的治疗，Morris水迷宫测试显示LBRD和Verb能够显著缩短小鼠穿越平台的时间，表明这两种治疗能有效改善空间记忆和工作记忆能力。

同时，CUMS小鼠还表现出消化系统功能减弱，如胃排空延迟和小肠推进力减少。在这些症状上，LBRD治疗能够显著改善小鼠的胃肠功能，而毛蕊花苷和艾司西酞普兰则没有此效果。这些结果说明LBRD的抗抑郁作用与改善消化系统功能相关，而毛蕊花苷主要贡献于抗抑郁效果，但对消化系统性能没有影响。

图3. LBRD和Verb治疗对小鼠CUMS诱导的抑郁模型中神经递质、炎症细胞因子和脑肠肽产生的影响

抑郁症常伴随神经递质、炎症和应激激素水平的异常。CUMS模型小鼠表现出这些异常，包括5-羟色胺（5-HT）、多巴胺（DA）、γ-氨基丁酸（GABA）和抗炎因子白细胞介素（IL）-10的降低，以及炎症因子IL-1β、IL-6、IL-17A、TNF-α、促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）、促肾上腺皮质激素（ACTH）和血清激素的升高。

连续21天口服百合地黄汤（LBRD）或其主要成分毛蕊花苷（Verb）能有效预防CUMS引起的抑郁样变化。尽管CUMS未影响兴奋性神经递质谷氨酸（Glu）的水平，但Verb治疗能显著降低CUMS小鼠的Glu水平。

此外，LBRD和Verb处理还能显著提高CUMS小鼠结肠黏膜中的生长抑素（Sst）和血管活性肠肽（VIP）水平，同时降低SP水平。这些结果表明，LBRD和Verb通过调节神经递质、激素、炎症细胞因子和脑肠肽来影响脑肠轴，从而缓解抑郁和焦虑情绪症状。

图4. LBRD和Verb对皮质酮诱导的神经毒性的影响

作者评估了百合地黄汤（LBRD）和毛蕊花苷（Verb）在高浓度皮质酮（CORT）诱导的细胞毒性中的神经保护作用。实验发现，600 μM的CORT显著降低了N2a细胞活力至约50%，因此被选为后续实验浓度。

在细胞毒性实验中，10%的LBRD血清能显著逆转CORT导致的细胞活力下降。而Verb在100 μmol/l剂量下对细胞活力无显著影响，但在12.5至100 μmol/l的剂量范围内，以剂量依赖的方式显著降低了CORT诱导的细胞毒性。

此外，在CORT诱导的抑郁细胞模型中，观察到5-HT、GABA和IL-1β水平降低，而乳酸脱氢酶（LDH）活性、Glu和IL-10水平升高。这些变化与CUMS诱导的抑郁小鼠模型中的变化一致，并且LBRD和Verb治疗能够逆转这些变化。

图5. LBRD和Verb治疗对小鼠CUMS诱导抑郁模型神经元形态和突触可塑性的影响

在小鼠CUMS诱导的抑郁模型中，前额叶皮层（mPFC）的神经元形态受损，表现为细胞排列无序和细胞极性改变。经过LBRD和Verb治疗后，mPFC神经元形态得到改善，表现为细胞排列紧密、结构更清晰。

为了进一步研究LBRD和Verb对突触可塑性的影响，作者进行了高尔基染色实验。实验发现，CUMS显著降低了mPFC中前边缘皮层（PL）区域的总树突长度和脊柱密度，而LBRD和Verb治疗逆转了这一变化。另一方面，CUMS暴露导致伏隔核（NAc）中的MSNs树突的脊柱密度显著增加，但LBRD和Verb治疗能够逆转这种增加。这些结果表明，LBRD和Verb有助于维持小鼠脑内突触结构的稳定性，进而可能改善抑郁症状。

小结

研究发现，肠道微生物群在抑郁症的发病过程中扮演着关键角色，而肠道微生物群-脑轴则是维持宿主稳态的重要机制。百合地黄汤（LBRD）作为一种传统中药方剂，已被证实能够改善抑郁症患者的脑和胃肠功能。然而，关于LBRD或其主要成分如何通过GMBA机制作用于肠道和大脑之间的双向通信，之前的研究并不清楚。

马柯教授的研究团队通过深入探索，发现百合地黄汤及其主要活性成分毛蕊花糖苷（Verb）能够显著抑制与慢性应激性抑郁相关的神经炎症和肠道通透性。这一作用是通过调节肠道微生物群的结构和功能，进而影响GMBA的双向通信来实现的。

这项研究不仅为理解抑郁症的发病机制提供了新的视角，也为开发新的治疗策略提供了重要的理论基础。未来，研究团队将进一步探索百合地黄汤及其活性成分在抑郁症治疗中的潜在应用，以期为更多患者带来福音。

图6.LBRD与Verb经多途径干预肠脑互作发挥抗抑郁功效

原文速递：

https://doi.org/10.1016/j.phymed.2024.155510