摘要
目的 抗生素是一种重要的环境污染物，课题组研究发现抗生素内暴露及血清中短链脂肪酸的水平均与老年抑郁风险相关，本研究主要通过细胞实验和分子生物学实验探讨短链脂肪酸浓度和抑郁人群的血清在体外细胞中对去乙酰化酶和色氨酸羟化酶蛋白表达水平的作用及机制。 方法 本研究使用来自老年人健康和环境促进因素队列的984名参与者的基线数据。分析了老年人体内抗生素暴露、短链脂肪酸浓度与抑郁风险之间的关联。运用细胞培养技术研究短链脂肪酸以及抑郁老年人血清与细胞共培养后对抑郁相关蛋白的影响。实验1：构建肠粘膜屏障体外模型，通过细胞形态学观察、上皮细胞跨膜电阻、碱性磷酸酶活性、细胞旁路荧光黄透过率联合评价CACO-2模型的可靠性和有效性，给予不同浓度乙酸钠处理（5.00mmol/L、10.00mmol/L、15.00mmol/L），并检测与抑郁有关蛋白的表达；实验2：为了探讨老年人体内不同浓度短链脂肪酸是否影响肠脑轴体外细胞中与抑郁有关的主要蛋白表达，构建细胞体外模型，并分别给予不同浓度的三种短链脂肪酸（乙酸：300.00μmol/L、30.00μmol/L、0.08μmol/L；丙酸：2.00μmol/L、0.30μmol/L、0.05μmol/L；丁酸：0.50μmol/L、0.06μmol/L、0.01μmol/L）以及三种酸混合处理48小时，观察细胞生长状况并检测细胞中与抑郁相关蛋白表达水平；实验3：为了进一步对比抑郁与非抑郁人的肠脑轴体外细胞蛋白表达，构建细胞体外模型，并将前处理后的血清加入细胞培养基中共培养48小时，检测细胞中与抑郁相关蛋白表达水平，观察细胞生长状况。 结果 在人群研究中，目标人群尿液中34种抗生素被检出，总检出率为93.0%，在本研究中抑郁的影响因素有年龄、性别、BMI、文化水平、体育锻炼、睡眠时长、饮酒、独居、婚姻情况、饮食结构和认知功能。无抑郁风险组检出率前三的分别是磺胺氯丙嗪（34.3%）、氧氟沙星（22.5%）、氟苯尼考（21.7%），有抑郁风险人群中检出率前三的是磺胺氯丙嗪（38.5%）、氧氟沙星（26.0%）、土霉素（22.0%）。将抗生素浓度三分类为对照组、低浓度组和高浓度组后，暴露于高浓度的磺胺氯丙嗪或阿奇霉素与老年抑郁患病风险增加显著相关。无抑郁风险组中短链有机酸中检出浓度最高的是乙酸，检出浓度最低的是戊酸；在有抑郁风险组中检出浓度最高的是乙酸，检出浓度最低的是异己酸。将老年人血清中短链有机酸水平按四分位数分组后，采用Logistic回归分析短链有机酸水平与抑郁的关联。发现异丁酸水平的升高会升高老年人的抑郁风险，异己酸和异戊酸水平的升高会降低老年人的抑郁风险。调整更多变量后，异己酸水平位于第四分位数组的老年人的抑郁风险是对照组的0.460倍（95％CI：0.288~0.733）。 通过细胞与分子生物学实验方法，首先，成功构建了肠黏膜体外屏障体外模型，CACO-2细胞经乙酸钠处理48小时后，显著降低了去乙酰化酶蛋白水平；QGP-1细胞经乙酸钠处理48小时后，显著升高了TPH1蛋白水平，并随乙酸钠添加浓度增加出现剂量反应关系。其次，实验二中实验组与对照组相比，发现不同的短链脂肪酸对抑郁有关蛋白的表达有不同影响。乙酸浓度的增加会增加去乙酰化酶和墨蝶啉还原酶的表达；丙酸浓度的增加影响去乙酰化酶、mTOR和TPH2的表达升高，降低CREB和TPH1的表达；丁酸浓度的增加会增加肠细胞中去乙酰化酶的表达同时降低TPH1的表达，但会降低脑细胞中去乙酰化酶和TPH2的表达；不同酸的共暴露也会影响去乙酰化酶的表达。将有无抑郁症状的人群血清添加至细胞培养液中共培养后，发现有抑郁风险组的色氨酸羟化酶、去乙酰化酶、mTOR、SPR的表达量均比无抑郁风险组高。 结论 老年人尿中抗生素水平以及血清中短链有机酸水平均与抑郁风险相关。体外实验发现短链脂肪酸不同浓度的暴露会影响去乙酰化酶、色氨酸羟化酶以及mTOR-CREB通路上蛋白的表达，这些结果提示了抗生素暴露可能会引起短链脂肪酸浓度的变化从而影响去乙酰化酶的表达，进而抑制色氨酸羟化酶的表达最后引起抑郁。
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