经皮耳迷走神经刺激通过SIRT1/NRF2介导的海马氧化还原与神经免疫稳态调节减轻青少年应激大鼠抑郁及焦虑样行为

《Brain Research Bulletin》：Transcutaneous auricular vagus nerve stimulation alleviates depressive- and anxiety-like behaviors in adolescent stressed rats via SIRT1/NRF2-mediated modulation of hippocampal redox and neuroimmune homeostasis

　　

经皮耳迷走神经刺激（taVNS）通过SIRT1/NRF2介导的海马氧化还原与神经免疫稳态调节，减轻了青少年应激大鼠的抑郁及焦虑样行为。taVNS减轻了暴露于慢性不可预见性轻度应激（CUMS）的青少年大鼠的抑郁和焦虑样行为；taVNS激活了海马中的SIRT1/NRF2/GPX4抗氧化轴，并下调了GSDMD相关的焦亡效应信号；taVNS调节了免疫代谢微环境并促进了海马神经可塑性；药理学抑制SIRT1（EX527）或NRF2（ML385）消除了taVNS的抗抑郁效果。

青春期是大脑发育的关键窗口期，慢性应激可诱导海马（HIP）特定亚区发生树突复杂度降低、成人神经发生受抑及突触可塑性受损等退化性改变，进而与抑郁样行为和认知缺陷密切相关。目前临床常用的抗抑郁药物存在起效慢、副作用多等局限，因此亟需探索有效、便携、及时且安全的非药物干预策略。经皮耳迷走神经刺激（taVNS）作为非侵入性神经调控技术，可通过激活迷走神经耳支调控前脑边缘区域，前期研究已提示其具有抗抑郁效应，但能否通过沉默信息调节因子1（SIRT1）/核因子E2相关因子2（NRF2）通路改善青少年应激大鼠海马氧化还原及神经免疫稳态尚不清楚。基于此，本研究在青春期慢性不可预见性轻度应激（CUMS）大鼠模型中，结合SIRT1/NRF2药理学抑制剂，系统验证该通路在taVNS效应中的必要性。

研究人员使用100只雄性Sprague Dawley（SD）大鼠（出生后第21天，PND21，购自北京维通利华实验动物技术有限公司），适应性饲养后随机分组。实验一分为对照组（Con）、CUMS模型组（Mod）、CUMS+taVNS组和CUMS+非耳廓迷走神经刺激（tnVNS）组；实验二在CUMS+taVNS基础上增设溶剂对照（DMSO）、NRF2抑制剂ML385组和SIRT1抑制剂EX527组。CUMS建模采用湿垫料、昼夜颠倒、4℃冷游泳、禁食禁水、束缚、夹尾等多种不可预见应激源，连续21天。taVNS干预采用耳甲腔表面电极刺激，参数为2/15Hz交替、2mA、每日30分钟，连续21天；tnVNS刺激耳廓边缘作为部位对照。行为学测试包括糖水偏好实验（SPT）、旷场实验（OFT）、高架十字迷宫（EPM）和被动回避实验；生化检测采用酶联免疫吸附试验（ELISA）测定血浆和海马氧化应激及炎症因子；蛋白表达采用Western blot检测；组织学采用免疫荧光染色评估小胶质细胞、神经元、突触及脂质过氧化标志。最终行为与分子数据均以单因素方差分析及Tukey事后检验进行统计。

结果方面，3.1 taVNS改善情绪异常并调节SIRT1/NRF2蛋白表达：行为学显示CUMS大鼠自发活动减少、闭臂时间增加，taVNS显著逆转上述焦虑样表现，同时升高海马SIRT1和NRF2蛋白水平，降低丙二醛（MDA）和白细胞介素-1β（IL-1β）、白细胞介素-6（IL-6），升高超氧化物歧化酶（SOD）；3.2 SIRT1和NRF2抑制剂减弱taVNS诱导的行为改善：与taVNS组相比，给予ML385或EX527后蔗糖偏好指数、旷场总距离、中央区时间及高架十字迷宫开臂时间均显著下降，表明taVNS行为效应依赖SIRT1/NRF2信号；3.3 SIRT1和NRF2抑制剂降低taVNS对血浆免疫和氧化应激标志物的调节作用：ELISA显示taVNS显著降低IL-1β和肿瘤坏死因子-α（TNF-α），升高过氧化氢酶（CAT）、谷胱甘肽（GSH）和SOD，降低MDA，而两种抑制剂逆转这些变化；3.4 SIRT1和NRF2抑制剂减少taVNS对小胶质细胞和神经元标志物的有益影响：免疫荧光显示CUMS诱导海马CA1、CA3和DG区Iba-1阳性细胞增多、NeuN/Iba-1比值降低，taVNS显著改善，而EX527和ML385削弱该效应；3.5 SIRT1和NRF2抑制剂削弱taVNS对突触和可塑性相关标志物的促进作用：MAP2和PSD95阳性面积在CUMS组降低、taVNS组升高，抑制剂处理后再次降低，说明taVNS维持突触骨架和突触后密度蛋白；3.6 SIRT1和NRF2抑制剂减弱taVNS对4-羟基壬烯醛（4-HNE）水平的抑制作用：4-HNE作为脂质过氧化标志，在CUMS组升高、taVNS组降低，抑制剂逆转这一变化，提示taVNS通过SIRT1/NRF2减轻铁死亡相关脂质过氧化。

讨论部分强调，氧化应激与神经炎症是抑郁发病的关键早期事件，KEAP1/SIRT1/NRF2通路在维持抗氧化防御和免疫稳态中发挥核心作用。taVNS通过抑制KEAP1对NRF2的负性调控，促进GPX4表达，恢复谷胱甘肽代谢，降低膜脂过氧化，从而缓解海马铁死亡；同时下调NLRP3/Caspase-1/GSDMD焦亡信号，减少炎症因子释放。此外，taVNS调节BDNF、MAP2、PSD95等可塑性相关分子以及Iba-1、COX2、TREM2等免疫指标，发挥神经保护和免疫调节作用。SIRT1或NRF2的药理学抑制可阻断上述多数效应，进一步证实该通路的核心介导地位。

研究结论可总结为：青少年应激大鼠表现出抑郁和焦虑样行为；21天taVNS干预能够改善这些症状，调节神经免疫和氧化应激状态，增强神经可塑性，并在一定程度上抑制铁死亡和焦亡相关信号；而腹腔注射SIRT1/NRF2抑制剂可减弱上述正向调节作用。这些结果表明，taVNS的抗抑郁作用通过抗炎和抗氧化途径实现，其机制与海马SIRT1/NRF2/GPX4及NLRP3/Caspase-1/GSDMD信号通路的调节密切相关。该研究首次将taVNS的效应与SIRT1/NRF2介导的海马氧化还原调控及细胞死亡信号联系起来，为青少年应激相关情绪障碍的非药物干预提供了新靶点与理论依据。