研究背景抑郁症(MDD)是一种常见的严重威胁身心健康的精神疾病,它影响着大约10%的美国成年人,是世界上主要的致残疾病之一。在中国,MDD的发病率大约为3.5%,并且预计到2020年,它将成为致残的第二大原因。除了自杀导致的伤残之外,抑郁症患者更容易患心血管疾病和糖尿病等疾病。MDD目前的治疗主要是改善临床症状,如情绪低落、缺乏洞察力、活动性下降及一些躯体症状。到目前为止,已经建立起多种治疗抑郁症的有效治疗手段,如认知疗法、人际心理治疗、电休克治疗、迷走神经电刺激及药物治疗。目前抑郁症治疗方式首选药物治疗。至今为止,许多抗抑郁药已被批准用于治疗抑郁症,例如:选择性5-HT再摄取抑制剂(SSRIs)、5-HT和NE再摄取抑制剂(SNRIs)、NE再摄取抑制剂(NERIs)、NE和DA再摄取抑制剂(NDRIs)等。其中,SNRIs类药物主要包括三种药物,即度洛西汀、文拉法新、米那普仑。文拉法辛是第二代抗抑郁药,它能显著改善抑郁症患者的临床症状,因此广泛应用于精神疾病领域。基于“神经递质假说”,文拉法辛的抗抑郁作用得到了广泛的研究。然而,文拉法辛快速抗抑郁作用的分子通路尚不清楚。海马是大脑边缘系统组成成分之一,它与学习及记忆功能有关。同时它也与多种情感障碍有关,因此经常被用作神经生理学研究的模型。目前的研究表明,长期暴露于压力的环境会降低成年动物海马的增殖和神经生成,然而通过使用抗抑郁药可以使其增加。代谢组学是一种探究代谢产物化学过程的方法,也常用于抑郁症的发病机制及抗抑郁药物的相关研究。GC-MS具有分离能力强、分辨性高等特点,是样品分离、定性、定量的理想选择。目的本研究采用GC-MS的代谢组学方法,通过比较腹腔注射文拉法辛的小鼠和腹腔注射生理盐水的对照小鼠海马的代谢物质,寻找与抗抑郁效应相关的代谢通路。根据相关代谢通路,通过蛋白印迹实验(WB)验证这些代谢通路。我们试图探索文拉法辛抗抑郁代谢通路相关的差异代谢物变化,并寻找相关代谢通路,最后通过WB验证通路的正确性,从而发掘其抗抑郁代谢通路,为以后抗抑郁药物的研究提供新的方向。方法老鼠处理:20只健康、雄性的C57BL/6J小鼠,8周龄,体重18g左右,正常喂养1周,然后分为文拉法辛组(VLX)和生理盐水组(CON)。VLX组腹腔注射文拉法辛生理盐水注射液,CON组腹腔注射等体积生理盐水注射液。每天9:00注射,一共14天。最后一次注射24h后取材,分离出海马组织,于-80℃冰箱冻存。GC-MS代谢组学分析:将VLX组、CON组海马组织进行GC-MS代谢组学分析,采用多变量统计,正交偏最小二乘法判别分析(OPLS-DA),获得VLX组小鼠海马的差异代谢全谱,进而功能聚类并分析显著的代谢通路。WB验证相关代谢通路:将得到的相关代谢通路,选取核心蛋白,通过WB验证蛋白的表达上升或下降程度,并证实此抗抑郁代谢通路的正确性。结果多元统计分析显示,VLX组和CON组的海马组织之间有显著的差异代谢物。与CON组相比,共有27种差异代谢物被发现,其中VLX组小鼠海马组织有18种代谢物含量显著减低,9种代谢物含量显著升高。生物信息学分析结果显示,这27种差异代谢物主要涉及氨基酸代谢、能量代谢、脂类代谢。通过IPA及KEGG数据库分析,得到两条高度相关联的代谢通路,即MAPK-ERK1/2分子通路和P13K-AKT分子通路。选取的 6 个核心蛋白:BDNF、p-c-Raf、p-MAPK、p-MEK、p-AKT、CREB,用于WB蛋白验证。WB验证结果显示6个蛋白表达均呈上升趋势,具有统计学差异。充分验证了 MAPK-ERK1/2分子通路和P13K-AKT分子通路与文拉法辛快速抗抑郁作用有关。结论通过两组小鼠海马组织的代谢组学研究发现了一系列差异代谢物,这些代谢分子紊乱参与了氨基酸代谢、能量代谢、脂类代谢。这些代谢物通过IPA及KEGG通路分析得到两条高度相关的代谢通路,即MAPK-ERK1/2和P13K-AKT通路,并通过WB得到验证。本实验充分说明这两个通路与文拉法辛快速抗抑郁生物学机制相关,并且为抑郁新药的研发提供新的思路。