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整合微生物组、代谢组和转录组的逍遥散与帕罗西汀联用抗抑郁作用研究

赵子羽

整合微生物组、代谢组和转录组的逍遥散与帕罗西汀联用抗抑郁作用研究

赵子羽1
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作者信息

  • 1. 山西大学
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摘要

选题依据:抑郁症已成为世界第四大疾病,全球超3.5亿人饱受其困扰。选择性5-羟色胺再吸收抑制剂(SSRIs)是一类广泛应用于抑郁症治疗的药物,涵盖了帕罗西汀、氟西汀、舍曲林、氟伏沙明和西酞普兰。其中,帕罗西汀已成为临床上常用的一线抗抑郁药,效果显著。然而,其可能引起胃肠道副作用,患者依从性降低,影响整体治疗效果。随着中西医结合实践不断深入,中西药联用已变得越来越普遍。我国学者们创新性地尝试将中药与 SSRIs 类的西药结合使用,他们发现这种联合使用可以明显地减轻胃肠的副作用,并增强患者的治疗依从性。逍遥散,源自宋代《太平惠民和剂局方》的方剂,具有明确抗抑郁效果,是抗抑郁经典方剂之一。逍遥散与帕罗西汀的联合使用在临床上有着广泛的应用,但两者联合使用的科学依据和其背后的机制尚未得到系统、全面和深入的解释。目前,组学技术飞速发展,广泛应用于机理研究。本研究以逍遥散联合帕罗西汀为研究对象,采用微生物组、代谢组和转录组等多组学整合方法,从肠道菌群、代谢物、基因等多层面多角度出发,全面解析了逍遥散联合帕罗西汀的抗抑郁作用。在此基础上,应用Spearman相关性分析和OmicsNet平台构建了 “差异菌群-差异代谢物-差异表达基因”的多维网络,可视化逍遥散联合帕罗西汀抗抑郁中的潜在关键因子。 首先,通过小鼠实验筛选逍遥散联合帕罗西汀(联合用药)抗抑郁的最佳组合剂量;随后,制备CUMS抑郁大鼠模型,验证联合用药抗抑郁效果并采集多组学分析样本;接下来,应用16S rRNA 测序技术,筛选联合用药改善抑郁大鼠的差异肠道菌群,从肠道菌群的视角探讨联合用药抗抑郁作用;然后,应用LC-MS技术,筛选联合用药调控抑郁大鼠的差异代谢物,从代谢组角度进一步阐明联合用药抗抑郁作用;最后,应用RNA-seq技术筛选联合用药调控抑郁大鼠的差异表达基因,从基因层次阐明联合用药抗抑郁作用。此外,应用Spearman相关性分析和基于OmicsNet集成网络整合上述组学数据并可视化联合用药抗抑郁潜在关键因子。 研究结果进一步阐释了逍遥散联合帕罗西汀治疗抑郁大鼠的药效物质成分,为全面、系统阐释中西药联用抗抑郁奠定坚实基础,为揭示中西药联用抗抑郁的分子机制提供线索和依据,为中西药联用抗抑郁提供新视角和新策略,为进一步推广和优化中西药结合治疗抑郁症的方案提供了依据和建议。 目的:1. 从基础科学的视角,对联合用药抗抑郁症的药效进行验证。 2. 通过关联“微生物组、代谢组和转录组”等多组学结果,从多个层面探索它们之间的关联性,从“肠道菌群-代谢物-基因”的多组学和多层次角度,深度探讨联合用药抗抑郁症的潜在机制。 3. 应用 Spearman 分析和 OmicsNet 平台,构建多维网络模型,可视化联合用药抗抑郁潜在关键因子,为后续机制研究提供新线索。 方法:1. 通过小鼠悬尾实验和强迫游泳实验筛选逍遥散、帕罗西汀以及联合用药抗抑郁的最优剂量和最佳组合剂量。制备经典CUMS抑郁大鼠模型,并采用体重、糖水偏爱、旷场和明暗箱等宏观指标,评估单独用药和联合用药的抗抑郁作用。 2. 采用 16S rRNA 测序方法研究单独用药与联合用药调节抑郁大鼠的肠道菌群层面。采用Chao1、Shannon和Simpson等指数全面评估样本的α多样性,采用加权UniFrac距离为基础的主坐标轴分析(PCoA)和非度量多维尺度(NMDS)探究微生物群落结构的β多样性等,采用LEfSe分析进行分类差异分析,找出组间差异显著的微生物特征,明确联合用药在肠道菌群水平上的抗抑郁作用。 3. 采用 UPLC-MS/MS 技术研究单独用药和联合用药组调节抑郁大鼠粪便的代谢层面。采用SIMCA软件进行主成分分析,进一步筛选组间显著变化的差异代谢物,并借助 MetaboAnalyst 平台完成代谢通路富集分析,明确联合用药在代谢水平上的抗抑郁作用。 4. 采用RNA-seq技术研究单独用药和联合用药组调节抑郁大鼠肝脏组织中的基因层面。获得组间差异表达基因,采用PPI网络筛选关键差异表达基因,采用GO和KEGG 对差异表达基因进行富集分析,得到相应代谢通路,明确联合用药在基因水平的抗抑郁作用。 5. 采用 Spearman 相关性分析和 OmicsNet 平台,对各组学分析结果进行整合,并可视化肠道菌群、代谢物和基因等不同水平相关性,明确联合用药抗抑郁作用机制中的关键因子。 结果:1. 逍遥散联合帕罗西汀抗抑郁的最佳组合剂量是11.5 g/kg/d + 1.05 g/kg/d。28 天后,在模型组的大鼠中,观察到较低的生存欲望、愉悦感和自主活动能力,证明抑郁模型制备成功。无论是单独用药还是联合用药,都能有效地改善抑郁大鼠在旷场、糖水偏好、旷场、明暗箱等方面的异常表现。 2. 微生物组学结果显示:相较于对照组,抑郁大鼠的肠道菌群结构和丰度显著降低,肠道菌群和功能出现了混乱。联合用药可提高抑郁大鼠的肠道菌群数量,并有助于恢复其肠道菌群结构和功能的平衡。 3. 代谢组学结果显示:相较于对照组,抑郁大鼠粪便中有 48 种差异代谢物含量发生变化,联合用药可显著回调其中的14种代谢物含量,并涉及组氨酸代谢、β-丙氨酸代谢等代谢通路。 4. 转录组学结果显示:相较于对照组,抑郁大鼠肝脏组织中有 1433 个差异表达基因,联合用药可显著回调 171 个差异表达基因,涉及甘氨酸、丝氨酸和苏氨酸代谢、初级胆汁酸生物合成等代谢通路;进一步蛋白互作网络分析显示Jun、Akt1、Rps13、Mrpl20和Fos等19个基因为关键差异表达基因。 5. 通过多组学的整合分析,发现联合用药可增加 Lactobacillus 等菌群的相对丰度,降低[Prevotella]和Bacteroides等菌群的相对丰度;增加黄嘌呤、γ-氨基丁酸、油酰胺、N-乙酰谷氨酰胺、胞嘧啶、3-脱氢茶甾酮、β-丙氨酸、哌啶、吡哆醇、(±)-樟脑酸、组胺、四甲基野黄芩素、sarmentosin和白三烯E3的表达水平;增加Jun、Fos和Hsp90aa1等基因的表达量,降低Akt1、Mrpl20、Rpl35等基因的表达量,最终改善大鼠的抑郁症状,是联合用药发挥抗抑郁作用机制之一。Bacteroides、3-脱氢茶甾酮、Jun、Hsp90aa1、Hspa8和Hsp90ab1等可能是联合用药抗抑郁的潜在关键因子。 结论:联合用药能有效地改进抑郁大鼠在宏观行为学上的表现,并有助于纠正肠道菌群的失衡状况,调整代谢谱的紊乱,以及修复基因谱的失调。构建的“差异肠道菌群-差异代谢物-差异表达基因”多维网络,系统性地阐述了联合用药在抗抑郁方面的作用原理。这些研究结果阐释了逍遥散联合帕罗西汀治疗抑郁大鼠的药效物质成分,为全面、系统阐释中西药联用抗抑郁奠定坚实基础,为阐释逍遥散和帕罗西汀联合治疗抑郁症的分子机制提供了新线索和依据,为临床进一步推广和优化中西药结合治疗抑郁症的方案提供了依据和建议,也为中西药联用治疗抑郁症提供新视角和新策略。

关键词

抑郁症/逍遥散/帕罗西汀/微生物组学/代谢组学/转录组学

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授予学位

硕士

学科专业

药学

导师

刘晓节

学位年度

2024

学位授予单位

山西大学

语种

中文

中图分类号

R74
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