二甲双胍通过靶向TCF4抑制TLR4/NF-κB通路改善小鼠慢性鼻窦炎伴抑郁样行为

《Scientific Reports》：Metformin improves chronic rhinosinusitis with depressive-like behavior in mice by targeting TCF4 to inhibit the TLR4/NF-κB pathway

　　

慢性鼻窦炎（CRS）常与抑郁障碍共存。TCF4的异常表达与CRS伴抑郁样行为（CRSDB）密切相关，凸显了对靶向TCF4药物治疗这一复杂共病的迫切需求。本研究通过H&E、PAS和Nissl染色评估鼻及海马组织病理学，验证了先前建立的CRSDB小鼠模型的可重复性和稳定性。ELISA法测定炎症因子水平。通过慢病毒介导的体内及体外小胶质细胞敲减，探索了TCF4的作用。通过免疫荧光、Western Blot和RT-qPCR证实了TCF4对TLR4/NF-κB通路的调控。测试了二甲双胍的治疗效果，并通过分子对接和体外实验验证了其靶向TCF4的作用。该研究全面将TCF4与CRSDB中的神经炎症联系起来，突显了二甲双胍作为治疗药物的潜力。CRSDB模型表现出良好的可重复性，以及抑郁样行为、认知缺陷、鼻部和海马炎症的进行性时间依赖性加重。机制上，CRSDB诱导TCF4上调，激活TLR4/NF-κB信号通路，导致小胶质细胞激活和神经炎症。敲减TCF4显著减轻了行为障碍，抑制了小胶质细胞激活，并缓解了外周炎症。此外，研究人员发现TCF4是二甲双胍的直接靶点，通过该靶点，二甲双胍抑制TLR4/NF-κB通路及随后的微胶质细胞激活。TCF4已被证实是CRSDB的关键调控介质，并且已证明二甲双胍通过特异性靶向小胶质细胞中的TCF4来抑制TLR4/NF-κB轴，从而发挥其抗抑郁作用。

**论文解读：二甲双胍通过靶向TCF4抑制TLR4/NF-κB通路改善小鼠慢性鼻窦炎伴抑郁样行为**

**研究背景与问题**

慢性鼻窦炎（CRS）是一种上呼吸道慢性炎症性疾病，全球患病率约5%–12%，以嗅觉减退、鼻漏、鼻塞、面部压迫感和复发性头痛为特征，严重影响患者生活质量、职业功能及心理健康，并造成显著社会经济负担。流行病学证据表明，CRS患者罹患重度抑郁障碍（MDD）的风险是健康人群的2–3倍，且该关联独立于社会经济因素。同时，抑郁症状的严重程度与鼻窦炎症负荷呈正相关。这种CRS-抑郁共病加剧了患者痛苦，降低了治疗反应性，并增加了医疗资源利用和成本。然而，目前管理仍以对症治疗为主：鼻用糖皮质激素针对局部炎症，而传统抗抑郁药常面临起效延迟、疗效不一和耐受性问题。关键的是，连接慢性鼻窦炎症与中枢神经精神后遗症的共同分子通路尚未得到充分阐明。因此，迫切需要机制性见解，以指导同时解决这一复杂共病中炎症和情感维度的综合治疗策略。

近年来，转录因子在炎症和神经精神疾病中的关键作用日益受到关注。TCF4（转录因子4）是碱性螺旋-环-螺旋转录因子家族的重要成员，已被牵涉到自闭症谱系障碍、精神分裂症等神经精神疾病中，但其在慢性炎症疾病和情绪调节中的作用仍不明确。先前研究表明，TCF4通过与下游靶基因启动子区域结合调控免疫细胞活化和细胞因子分泌，为进一步探索其在慢性炎症反应中的调控机制提供了理论基础。此外，TCF4在情绪调节相关脑区（如海马和前额叶皮层）中高表达，其异常表达可能损害神经回路功能，促成抑郁样行为。研究人员的双向孟德尔随机化分析进一步证实了CRS与抑郁之间的双向因果关系，提示TCF4可能是这些疾病共病机制中的关键中介。然而，TCF4在CRS-抑郁共病中的作用的具体分子机制及其药理靶向性仍未被系统阐明。

小胶质细胞是中枢神经系统中的关键免疫细胞，越来越多的证据表明它们在抑郁的发生和进展中起因果作用。小胶质细胞通过调节炎症反应、突触可塑性和神经回路形成来调控抑郁的关键病理生理机制。多项研究证实，小胶质细胞介导的神经炎症与重度抑郁障碍密切相关。此外，神经炎症和下丘脑-垂体-肾上腺轴被认为协同调节应激反应，其失调可能共同促进抑郁发生。现有研究表明，许多临床使用的抗抑郁药可调节小胶质细胞活化和神经炎症水平。近年来，靶向小胶质细胞极化的药理策略已成为预防精神疾病复发的有前景的干预措施。

二甲双胍是一种经典降糖药，近年被发现具有显著的抗炎和抗抑郁作用。在炎症动物模型中，二甲双胍通过下调TLR4/NF-κB信号通路抑制炎症反应，从而减轻肺组织和下丘脑的神经炎症。其他研究显示，在过敏性鼻炎诱导的抑郁样行为小鼠模型中，二甲双胍通过调节TRPV1/NLRP3或NLRP3/IL-1β信号通路缓解焦虑和抑郁样行为。此外，该药通过减少下丘脑和海马区Iba1阳性小胶质细胞数量抑制小胶质细胞活化。这些发现提示其在鼻部炎症相关抑郁中的潜在治疗价值。然而，二甲双胍改善CRS中局部炎症和中枢抑郁样行为的具体靶基因仍待系统研究。

基于上述背景，本研究旨在探讨二甲双胍是否通过靶向TCF4抑制TLR4/NF-κB通路来缓解CRS诱导的抑郁样行为。研究人员假设，与CRS相关的小胶质细胞介导的神经炎症通过激活TCF4/TLR4/NF-κB轴促进抑郁表型，而二甲双胍通过调节TCF4依赖性机制抑制该促炎级联反应发挥治疗作用。本研究可能为抑郁共病CRS提供新的治疗策略。

**研究方法与结论**

研究人员建立了CRS伴抑郁样行为（CRSDB）小鼠模型，并验证了其可重复性和稳定性。通过慢病毒介导的TCF4敲减（sh-TCF4）在体内和体外小胶质细胞中探索TCF4的功能。利用分子对接和体外实验验证二甲双胍对TCF4的靶向作用。主要技术方法包括：采用卵清蛋白联合金黄色葡萄球菌肠毒素B诱导CRSDB小鼠模型（北京斯贝福生物技术有限公司提供C57BL/6小鼠，贵阳医科大学动物研究中心饲养）；通过立体定位注射慢病毒实现海马区TCF4敲减；采用尾悬挂试验（TST）、蔗糖偏好试验（SPT）和Morris水迷宫（MWM）评估行为学；通过H&E、PAS、Nissl染色进行组织病理学分析；Western Blot、RT-qPCR和免疫荧光检测蛋白和mRNA表达；ELISA检测血清和细胞上清中炎症因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）水平；分子对接模拟二甲双胍与TCF4的结合。

研究结论：CRSDB模型具有良好的可重复性和时间依赖性加重特征。TCF4在CRSDB小鼠海马中显著上调，通过激活TLR4/NF-κB信号通路导致小胶质细胞活化和神经炎症。TCF4敲减显著改善抑郁样行为和认知缺陷，减轻鼻部和海马炎症及小胶质细胞活化。二甲双胍通过靶向TCF4抑制TLR4/NF-κB通路，进而抑制小胶质细胞活化和神经炎症，发挥抗抑郁和抗炎作用。该研究发表在《Scientific Reports》。

**研究结果**

**Clarify the reproducibility and stability of the CRSDB mouse model**
通过行为学测试（TST、SPT、MWM）和组织病理学（H&E、PAS染色）观察，发现CRS小鼠在4个月和5个月时出现进行性加重的抑郁样行为（悬尾实验不动时间延长、蔗糖偏好降低）、认知障碍（水迷宫目标象限停留时间减少、潜伏期延长、平台穿越次数减少）以及鼻黏膜杯状细胞增生和炎症细胞浸润，证实模型具有良好的可重复性和时间依赖性恶化。

**The degree of neuroinflammation and neuronal injury induced by CRS increases in a time-dependent manner**
H&E和Nissl染色显示CRS-5月组海马神经元萎缩、星形胶质细胞活化、尼氏体减少；免疫荧光和Western Blot检测到Iba1（小胶质细胞标志物）、TCF4、TLR4和p-NF-κB p65表达增加；血清中IL-1β、IL-6、TNF-α水平升高。表明CRS诱导的神经炎症和神经元损伤随时间加重。

**TCF4 deficiency mitigates depression-like behaviors, and neuroinflammation in CRS mice**
通过立体定位注射sh-TCF4慢病毒敲减海马TCF4，行为学测试显示TCF4敲减显著缩短TST不动时间、提高SPT蔗糖偏好、改善MWM认知功能（缩短潜伏期、增加平台穿越次数、增加目标象限时间）。组织病理学显示鼻黏膜杯状细胞减少、炎症细胞浸润减轻，海马神经元形态改善，Iba1荧光强度降低，血清促炎因子IL-1β、IL-6、TNF-α水平下降。表明TCF4是CRSDB中抑郁样行为和神经炎症的关键介质。

**TCF4 inhibits microglial activation via a TLR4/NF-κB signaling pathway**
体内实验显示，sh-TCF4干预降低CRSDB小鼠海马中TCF4、TLR4和p-NF-κB p65的mRNA和蛋白水平，免疫荧光验证荧光强度减弱。体外原代小胶质细胞实验证实，TCF4敲减同时下调TLR4/NF-κB通路活性，抑制IL-1β、IL-6、TNF-α分泌。表明TCF4通过TLR4/NF-κB信号通路抑制小胶质细胞活化。

**Metformin improves depression-like behaviors, neuron damage, and neuroinflammation in CRS mice**
二甲双胍干预CRSDB小鼠后，显著减少TST不动时间、提高SPT蔗糖偏好、改善MWM学习记忆（缩短潜伏期、增加平台穿越次数、优化搜索策略）。H&E和PAS染色显示鼻黏膜炎症细胞浸润和杯状细胞减少，海马神经元损伤减轻，Nissl染色显示尼氏体改善；血清IL-1β、IL-6、TNF-α水平降低。表明二甲双胍通过多机制改善共病状态。

**Metformin reverses the down-regulation of TCF4 and the inactivation of the TLR4/NF-κB signaling pathway**
Western Blot、RT-qPCR和免疫荧光显示二甲双胍显著下调海马TCF4表达，降低TLR4和p-NF-κB p65水平，同时减弱Iba1荧光强度。表明二甲双胍逆转TCF4/TLR4/NF-κB通路激活并抑制小胶质细胞活化。

**Metformin targets TCF4 to inhibit the inactivation of the TLR4/NF-κB signaling pathway, thereby attenuating microglia activation**
分子对接显示二甲双胍与TCF4蛋白存在潜在相互作用。CCK-8检测证实二甲双胍在0.02–2 mmol/L浓度范围内对原代小胶质细胞活力无显著影响。二甲双胍剂量依赖性抑制TCF4 mRNA和蛋白表达，并下调TLR4/NF-κB p65表达。TCF4过表达逆转了二甲双胍对TLR4/NF-κB通路的抑制效应，并部分恢复促炎因子（IL-1β、IL-6、TNF-α）分泌。表明二甲双胍通过靶向TCF4抑制TLR4/NF-κB通路并减轻小胶质细胞活化。

**讨论与结论总结**

讨论部分指出，CRS是常见慢性炎症疾病，约40%患者共病MDD。TCF4作为脑发育和功能的关键转录调控因子，在CRSDB小鼠海马中显著上调，与鼻-脑炎症轴中神经炎症相关。TCF4敲减可逆转神经病理改变并改善鼻部炎症，表明其在抑郁相关鼻-脑炎症轴中发挥关键调控作用。神经炎症在抑郁发病中起关键作用，小胶质细胞活化状态与炎症程度相关，TCF4通过调节小胶质细胞功能状态减轻神经炎症。TLR4/NF-κB通路激活在CRSDB中显著增强，TCF4敲减可抑制该通路。二甲双胍通过靶向TCF4抑制TLR4/NF-κB通路，首次提供药理证据。研究局限性包括：二甲双胍与TCF4相互作用的精确分子机制需进一步验证；TCF4在其他神经细胞类型中的作用有待阐明；小胶质细胞特异性标志物表达变化未检测。

**研究结论翻译**：总之，本研究证明了CRSDB模型的稳定性和可重复性。研究人员阐明了一种先前未被认识的促炎信号通路，其中TCF4通过TLR4/NF-κB轴激活神经炎症。此外，研究人员通过识别TCF4作为二甲双胍抑制小胶质细胞活化和缓解抑郁样病理的关键分子靶点，推进了对二甲双胍神经保护效应的理解。这项工作不仅加深了对抑郁病理生理机制的认识，也为开发靶向抗炎治疗策略奠定了基础。