Asperosaponin VI 激活小胶质细胞 PPARγ 缓解应激远的抑郁和突触损伤

《Journal of Advanced Research》：Activation of microglial PPARγ by asperosaponin VI alleviates stress-induced depression and synaptic impairment

　　

抑郁症是一种影响全球数亿人的常见精神障碍。靶向小胶质细胞过氧化物酶体增殖物激活受体γ（peroxisome proliferator-activated receptor gamma, PPARγ）被认为是改善抑郁症的策略之一。然而，目前缺乏能够靶向脑内小胶质细胞的PPARγ激活剂。本研究旨在从植物药中筛选靶向脑内小胶质细胞的新型天然PPARγ激动剂，并分析其抗抑郁机制。研究人员通过分子对接、动力学模拟、表面等离子体共振以及体内外实验方法，从植物药中鉴定靶向脑内小胶质细胞的天然PPARγ激动剂。采用慢性不可预测轻度应激（chronic unpredictable mild stress, CUMS）建立抑郁动物模型，运用系统性行为学分析评估抑郁样行为，通过免疫组织化学和高尔基染色评估小胶质细胞表型及突触可塑性，并在小胶质细胞条件性Pparg敲除的转基因小鼠中探究小胶质细胞PPARγ在改善神经炎症、突触损伤和抑郁中的作用。研究共鉴定出18种能够激活小胶质细胞PPARγ的潜在化合物，其中Asperosaponin VI（ASA-VI）对多种PPARγ亚型表现出稳定的结合亲和力，并能促进小胶质细胞中PPARγ的核转位。ASA-VI可驱动小胶质细胞向神经保护表型转化，并在体内外抑制神经炎症。ASA-VI还能改善CUMS暴露小鼠的海马突触损伤和抑郁样行为。关键的是，小胶质细胞中Pparg的条件性敲除消除了ASA-VI对神经炎症、突触损伤和抑郁的治疗效果。本研究确定ASA-VI是一种小胶质细胞PPARγ激活剂，能够重塑小胶质细胞表型、抑制神经炎症，并缓解应激诱导的抑郁和突触损伤。

抑郁症作为全球性重大公共卫生问题，其发病机制复杂，涉及神经递质失衡、神经可塑性改变及神经炎症等多重病理过程。近年来，神经免疫系统异常激活在抑郁症发生发展中的关键作用日益受到关注。小胶质细胞作为中枢神经系统的主要免疫细胞，其功能障碍与抑郁症的病理进展密切相关。临床与动物研究均表明，抑郁症患者及抑郁模型动物情绪调控相关脑区（前额叶皮层和海马）存在显著的小胶质细胞激活。慢性应激作为抑郁症的主要诱因，可诱导小胶质细胞持续激活及后续神经炎症反应，进而导致突触修剪过度和突触可塑性受损。PPARγ作为核受体超家族的关键成员，广泛参与炎症和免疫反应的负向调控，在包括小胶质细胞在内的多种神经细胞中均有表达，已成为中枢神经系统疾病的潜在治疗靶点。然而，现有PPARγ激动剂存在显著不良反应及血脑屏障穿透能力差等问题，严重制约了其临床应用。因此，从天然产物中筛选具有良好血脑屏障穿透能力和安全性的新型PPARγ激动剂，成为治疗应激相关障碍的重要研究方向。

研究人员在本研究中开展了以下工作：首先，通过整合分子对接、动力学模拟、表面等离子体共振及体内外实验方法，从植物药中鉴定出天然化合物ASA-VI为小胶质细胞PPARγ激动剂；随后，在CUMS小鼠模型中评估ASA-VI的抗抑郁效应，并深入探究其对小胶质细胞表型、神经炎症和突触可塑性的影响机制；最后，利用小胶质细胞条件性Pparg敲除转基因小鼠，证实小胶质细胞PPARγ在介导ASA-VI改善神经炎症、突触损伤和抑郁中的必需作用。该研究为应激相关精神障碍的治疗提供了靶向 Pharmacological agents 和新的干预策略，论文发表于《Journal of Advanced Research》。

研究采用的主要关键技术方法包括：基于传统中药系统药理学数据库和分析平台、中药入血成分及其代谢产物数据库以及血脑屏障通透性预测模型进行天然成分虚拟筛选；采用AutoDock Vina进行分子对接，GROMACS进行100 ns分子动力学模拟，并通过MM/PBSA方法计算结合自由能；利用Biacore 1K系统进行表面等离子体共振分析以测定结合动力学参数；使用LPS刺激的小鼠BV2小胶质细胞系进行体外机制研究；构建并运用CUMS程序建立抑郁动物模型；采用蔗糖偏好实验、旷场实验、高架十字迷宫和悬尾实验进行系统行为学评估；运用免疫荧光、高尔基染色、实时定量PCR、ELISA和Western blotting等技术进行表型与分子检测；使用Cx3cr1^CreER/+::Pparg^fl/fl转基因小鼠实现小胶质细胞特异性Pparg条件性敲除。

研究结果部分：

靶向PPARγ的ASA-VI重塑LPS攻击下小胶质细胞表型并抑制炎症。通过对接和动力学模拟，研究人员从11,799个中药候选活性成分中筛选出559个潜在脑穿透化合物，其中18个对多种PPARγ亚型具有较高结合亲和力。ASA-VI对PPARγ单体和同源二聚体均表现出稳定结合，表面等离子体共振测得其解离常数为0.536 μM。ASA-VI在6.25-400 μM浓度范围内对BV2 plates无细胞毒性，并能促进小胶质细胞PPARγ核转位。在LPS攻击的BV2细胞中，ASA-VI以剂量依赖方式促进神经保护表型（iNOS^low-Arg-1^high）表达，抑制促炎表型（iNOS^high-Arg-1^low）激活，降低培养基中NO浓度，抑制吞噬溶酶体扩增和微珠吞噬能力，下调NLRP3、IL-1β、TNF-α和iNOS等促炎因子mRNA表达，上调抗炎因子Arg-1表达。

ASA-VI激活海马小胶质细胞PPARγ并改善CUMS暴露小鼠抑郁样行为。在6周CUMS程序中（第3周开始药物干预），ASA-VI显著增加小鼠海马组织PPARγ磷酸化水平，促进海马小胶质细胞PPARγ核转位。ASA-VI完全逆转CUMS导致的蔗糖偏好降低，改善悬尾测试中绝望样行为，增加高架十字迷宫开放臂进入次数和停留时间，且不影响旷场运动距离，表明其改善抑郁和焦虑样行为而不影响运动功能。

ASA-VI改善CUMS暴露小鼠海马神经炎症和突触损伤。ASA-VI显著减少CUMS诱导的海马CD68⁺-Iba1⁺促炎小胶质细胞比例，增加CD206⁺-Iba1⁺神经保护小胶质细胞比例，下调NLRP3、IL-1β、IL-18、TNF-α和IL-6等促炎因子mRNA表达，上调IL-4和IL-10表达；降低IL-1β蛋白水平，增加IL-10蛋白水平。在突触可塑性方面，ASA-VI增加CUMS小鼠海马CA1、CA3和DG区PSD95和SYN密度，尤其是增加神经保护微环境周围的突触蛋白密度；逆转CUMS导致的树突复杂度降低、树突棘密度下降及蘑菇状棘比例减少。

小胶质细胞Pparg条件性敲除消除ASA-VI对神经炎症、突触损伤和抑郁的治疗效果。在Pparg^CX3CR1-CKO小鼠中，ASA-VI无法促进小胶质细胞表型向神经保护型转化，无法下调IL-1β和上调IL-4表达。同时，ASA-VI对神经元树突分支复杂度、树突棘密度及PSD95密度的改善作用被消除，对蔗糖偏好、悬尾不动时间及高架十字迷宫焦虑样行为的改善作用也显著减弱。

讨论部分：研究人员系统阐述了慢性应激诱导小胶质细胞病理激活、功能表型失调及突触修剪异常的病理机制，强调了调控小胶质细胞表型在保护突触可塑性和改善应激相关精神障碍中的重要性。研究深入分析了PPARγ在调控小胶质细胞表型重编程中的关键作用，指出ASA-VI作为从植物药中筛选出的天然PPARγ激动剂，具有适度结合亲和力和良好安全性，能有效激活小胶质细胞PPARγ，促进其核转位，驱动小胶质细胞向神经保护表型转化，抑制神经炎症和过度吞噬活性，从而保护突触结构、改善突触可塑性，最终缓解抑郁和焦虑样行为。研究人员特别强调了小胶质细胞PPARγ在ASA-VI发挥抗抑郁和神经保护作用中的必需性，因为条件性敲除该受体后ASA-VI的治疗效果被显著削弱甚至消除。同时，研究人员也客观讨论了研究的局限性，包括仅使用BV2细胞进行体外机制研究可能无法完全代表原代小胶质细胞生物学特征、缺乏ASA-VI穿越血脑屏障的直接药代动力学数据，以及仅使用雄性小鼠限制了结果向雌性推广的适用性。

研究结论：ASA-VI激活小胶质细胞PPARγ能够缓解应激诱导的抑郁和突触损伤，为开发靶向小胶质细胞PPARγ治疗应激相关神经精神疾病的新型药物提供了有价值的理论基础。小胶质细胞Pparg条件性敲除是本研究的显著优势，证明了小胶质细胞PPARγ在这些效应中的重要作用。