杨小生组Phytomedicine│首次发现刺梨苷通过激活AMPA-BDNF-mTOR和抑制NMDAR–CaMKIIα实现抗抑郁-省部共建药用植物功效与利用国家重点实验室

研究背景

抑郁症是一种与压力密切相关的神经精神疾病， “ 高复发率、高自杀率、高发病率 ” 以及 “ 低治愈率、低知晓率、低治疗率 ” 严重危害健康，影响全球多达 3 亿人的身心健康，快速抗抑郁产品一直是市场急需品。刺梨（ Rosa roxburghii ）为蔷薇科蔷薇属植物，主要分布在我国云、贵、川地区，其中贵州刺梨资源最为丰富，现有种植面积约 210 万亩，已被贵州省委省政府单列为省级重要农业产业进行统筹规划。课题组前期编写专著《贵州刺梨功效研究》过程中，发现清康熙二十九年成书的地方性专著《黔书》中有“食之已闷消積滞”的刺梨功效应用记载。基于传统功效记载，课题组前期发现刺梨提取物具有较好的抗抑郁作用（授权专利： ZL202110025958.6 ），进而开展了化学成分分离分析，细胞活性筛选发现刺梨三萜具有明显的抗抑郁作用，尤其是刺梨苷（ Kaji-Ichigoside F1 ， KF1 ）表现明显。本研究针对刺梨提取物主成分— KF1 （含量约 2% ），从离体、整体水平较为系统地探究刺梨苷的抗抑郁作用机制。

文章内容

贵州刺梨以“维C之王”著称，之前的研究无论是从基础科学到产品开发，还是从营养补充到功能挖掘多与之关联，但随着刺梨资源储量的扩大，新产品业态发展急需新功能挖掘。近期，贵州省天然产物研究中心、贵州医科大学杨小生研究员和李齐激副研究员团队，在贵州刺梨主成分—KF1新功能挖掘方面取得新进展。在首次发现KF1具有神经保护作用（International Journal of Molecular Sciences, 2022, 23, 16150. 详见：杨小生团队IJMS│首次发现刺梨主成分刺梨苷通过激活BDNF/Akt/mTOR信号通路发挥NMDA诱导的神经保护作用）基础上，继续首次报道了KF1可通过激活AMPA-BDNF-mTOR和抑制NMDAR–CaMKIIα信号通路发挥快速抗抑郁作用。

论文摘要图片（TOC）

在CUMS抑郁模型中，单次给药KF1可产生快速且持续的的类似抗抑郁剂的效果（图1），与阳性对照MK-801相比，二者均在2h产生抗抑郁样作用，但MK-801持续24h，KF1可持续3d。从海马区相关蛋白的表达情况（图2）来看，模型组的NR1、NR2A和CaMKIIα蛋白表达水平较对照组显著升高，AMPA、p-mTOR/mTOR、Syn1和PSD95表达水平则呈相反趋势。与模型组相比，单次给药KF1后，AMPA、p-mTOR/mTOR、Syn1和PSD95的表达水平均升高；相反，NR1和NR2A的表达水平降低。

图1. 单剂量给药KF1后CUMS小鼠行为学实验

图2.单次给药KF1后2小时海马组织中不同蛋白质的表达情况

在CUMS小鼠海马HE染色（图3）中，对照组海马神经元具有圆形、完整的细胞核，且排列整齐。与对照组相比，CUMS组的海马神经元出现凋亡、核萎缩、部分核碎裂、核分裂等现象。在KF1和MK-801组的神经元基本完好无损。同样，在Nissl染色（图3）中，模型组海马锥体细胞出现核萎缩、神经元缺失和神经元变性。与对照组相比，KF1和MK-801明显减轻了CUMS诱导的神经元细胞损伤。

图3. KF1对CUMS诱导海马神经元损伤的保护作用

在NMDA诱导的原代神经元细胞中，KF1能显著抑制NMDA可诱导细胞凋亡；与对照组相比，NMDA组MMP增加（绿色荧光），提示NMDA组中的膜损伤，KF1处理结果与之相反（图4）。

图4. KF1减轻NMDA诱导原代神经元细胞的神经毒性

进一步，研究者从体内、外综合考察了KF1对PSD95、Syn1、AMPA、BDNF蛋白，以及NMDA/CaMKIIα信号通路的影响（图5）。综上，KF1可通过抑制NR1、NR2A、Ca2+内流和CaMKIIα活化有效缓解NMDA诱导的神经毒性，可能通过激活AMPA–BDNF–mTOR通路和抑制NMDAR–CaMKIIα途径表现出明显的抗抑郁作用，其作用机制与氯胺酮和MK-801类似的抗抑郁效果，但副作用较少。本研究初步揭示KF1可以作为一种新的快速、持久抗抑郁药物加以利用。

图 5. KF1 通过抑制 NMDA/CaMKIIα 信号通路发挥抗抑郁作用 (in vivo and in vitro)

相关工作以“Natural product Kaji-ichigoside F1 exhibits rapid antidepression via activating the AMPA–BDNF–mTOR pathway and inhibiting the NMDAR–CaMKIIα pathway”为题发表在Phytomedicine上(Doi: 10.1016/j.phymed.2024.155452)。论文第一作者为贵州省天然产物研究中心/贵州医科大学陈发菊博士，通讯作者为贵州省天然产物研究中心/贵州医科大学杨小生研究员和李齐激副研究员。该项目得到了国家自然科学基金（No. 32160104, U1812403, 82160807)、贵州省科技基金（No. 2023–239）、贵州省创新能力提升平台（No. 2020–018）等项目资助。