牛磺酸对CUMS致抑郁小鼠的干预作用

张晓富，闫晨静，周 茜，袁 静，韩 雪，吴梦颖，王 颉，赵 文

近些年全球抑郁症病例迅速攀升，严重威胁到人们的身心健康，人们对抑郁症的关注度越来越高。抑郁症又称抑郁障碍，具有高发病率、高复发率和高死亡率特征，临床表现为心境低落、情绪的消沉，甚至有自杀的欲望[1-2]。全球抑郁症患者已达3.22 亿人[3]。目前临床治疗抑郁症的大部分药物都为单一机制的靶点药物，仅能减轻部分患者的抑郁症状，而且此类药物具有药效延期的特性，抑郁症状严重的患者服用存在一定风险。有些抗抑郁药物还存在一定的副作用，会在一定程度上对患者心血管系统损伤。而一些特殊膳食成分，包括功能性营养素，对很多慢性疾病具有良好的干预和改善作用，因此，通过膳食补充剂干预抑郁的发生是目前的研究热点。

牛磺酸是一种含硫非蛋白氨基酸，主要以游离形式出现在生物体内[4]，不参与体内蛋白的生物合成，是机体生理过程中必需的成分。大量的研究表明海鱼、贝类等海生动物体内均含有大量游离牛磺酸，可用于直接提取天然牛磺酸[5-7]。牛磺酸对机体稳态、神经和内分泌系统的生理功能至关重要[8-10]。近年来对于牛磺酸功效作用的研究有很多，包括对酒精性肝损伤的干预作用[11]、降血压[12]、缓解乙醇诱导的焦虑[13]。本课题组前期研究发现牛磺酸可有效干预利血平诱导的急性抑郁症[14]，而有关牛磺酸对慢性抑郁的干预研究鲜有报道。本研究通过建立CUMS 诱导的慢性抑郁动物模型，探讨天然牛磺酸对慢性抑郁的干预作用，为天然牛磺酸应用于特医食品提供理论依据。

1 材料和方法

1.1 实验动物

SPF 级ICR 小鼠，雄性，18～22 g，许可证号：SCXK（京）2009-0004，购自北京华阜康实验动物技术有限公司。试验前适应性喂养3 d。

1.2 试验材料与试剂

天然牛磺酸（来源于牡蛎），纯度≥99.9%，上海康丁生物科技有限公司，试验时以蒸馏水溶解。

所有生化指标所用的酶联免疫吸附分析试剂盒均购自南京建成生物工程研究所。

1.3 仪器与设备

1500-823型全波长扫描酶标仪，Thermo Scientific 公司；无盖敞箱（50 cm×50 cm×50 cm）；小鼠游泳水槽（15 cm×15 cm×20 cm）；Scientz-48 高通量组织研磨器，宁波新芝生物科技股份有限公司。

1.4 方法

1.4.1 CUMS 试验设计 小鼠随机分为6 组：阴性对照组（蒸馏水）、模型组（蒸馏水）、阳性对照组（10 mg/kg bw 氟西汀）、天然牛磺酸低、中、高3 个剂量组（0.5，1，2 g/kg bw），每组8 只。

CUMS 造模方法：除阴性对照组外，其余各组小鼠每天灌胃1 h 后给予一种不可预知刺激，持续6 周。其中不可预知刺激主要包括：禁食（24 h）、禁水（24 h）、倾斜饲养（45°，24 h）、湿笼（洒150 mL 水在垫料上，24 h）、摇晃鼠笼（5 min）、夹尾（距尾根1 cm 处夹闭1 min）、持续光照（24 h）、冰水游泳（4 ℃，5 min）、昼夜颠倒[15]。

连续灌胃6 周，分别于第14，28，42 天进行悬尾、强迫游泳、旷场行为学实验，并于42 d 记录动物体重，收集血清，断髓法处死动物，冰台取脑组织并称重。所有样品-80 ℃保存，备用。

1.4.2 行为学指标 试验最后一次给药1 h 后，进行悬尾、强迫游泳、矿场行为学实验，具体方法为本实验室建立，参照文献[14]。

1.4.3 生化指标测定 取出保存的血清，严格按照ELISA 试剂盒的方法要求测定ACTH、BDNF、T3、T4、TSH 和COR；取出脑组织，利用匀浆仪制备10%的生理盐水组织匀浆，严格按照ELISA 试剂盒的方法要求分析5-HT、NE、DA、MAO、CRF含量。

1.5 数据处理

2 结果与分析

2.1 牛磺酸对CUMS 模型小鼠体重和脑重的影响

结果见表1。与阴性对照组相比，模型组小鼠体重降低显著（P<0.05）。与模型组小鼠相比，阳性对照组小鼠体重出现极显著性差异（P<0.01），表明阳性药物发挥作用，缓解了抑郁小鼠体重下降的趋势。与模型组相比，天然牛磺酸各剂量组体重增加显著（P<0.05），表明牛磺酸具有干预抑郁小鼠体重下降的功效。

表1 牛磺酸对CUMS 模型小鼠体重、脑重和脑指数的影响（±s，n=8）Table 1 Effects of taurine on body weight，brain weight and brain index in CUMS model mice（±s，n=8）

表1 牛磺酸对CUMS 模型小鼠体重、脑重和脑指数的影响（±s，n=8）Table 1 Effects of taurine on body weight，brain weight and brain index in CUMS model mice（±s，n=8）

注：与阴性对照组相比，*：P＜0.05，**：P＜0.01；与模型对照组相比，Δ：P＜0.05，ΔΔ：P＜0.01；与氟西汀对照组相比，#：P＜0.05，##：P＜0.01。

?组别 牛磺酸剂量/g·kg-1 bw 脑重/g 体重/g 脑指数/%阴性对照组 0 0.33±0.02 37.50±3.64Δ 0.88±0.10模型组 0 0.32±0.02 32.7±0.91*# 0.98±0.05氟西汀对照组 0 0.34±0.01 37.94±1.97Δ 0.94±0.72天然牛磺酸低剂量 0.5 0.33±0.02 37.38±2.81Δ 0.90±0.08天然牛磺酸中剂量 1 0.33±0.01 36.69±1.94Δ 0.90±0.65天然牛磺酸高剂量 2 0.32±0.02 36.94±2.31Δ 0.88±0.60

与阴性对照组比较，试验期间模型组、牛磺酸各剂量组小鼠脑重未发生显著性变化（P>0.05），表明抑郁症对小鼠脑重影响不大。

与阴性对照组相比，模型组、牛磺酸各剂量组脑/体比值均未发生显著变化（P>0.05）。

2.2 牛磺酸对CUMS 模型小鼠悬尾不动时间的影响

如图1结果所示。第14 天，模型组小鼠悬尾不动时间较其它组均有不同程度延长，但抑郁模型尚未形成。第28 天，与阴性对照组相比，模型组悬尾不动时间显著升高（P<0.05），表明造模成功；与模型组相比，高剂量组相关指标极显著降低（P<0.01），低、中剂量组显著降低（P<0.05），表明牛磺酸对CUMS 引起的小鼠悬尾不动时间延长的抑郁行为具有干预作用。第42 天，与模型组相比，中、高剂量组极显著降低（P<0.01），表明在第42 天牛磺酸对CUMS 抑郁小鼠行为的改善效果比第28天更明显，并且中、高剂量组的作用效果与阳性药物相当。

图1 牛磺酸对抑郁小鼠悬尾不动时间的影响（s）（±s，n=8）Fig.1 Effects of taurine on tail immobility time of depression mice（s）（±s，n=8）

2.3 牛磺酸对CUMS 模型小鼠强迫游泳不动时间的影响

如图2结果所示。第14 天，与阴性对照组相比，模型组小鼠强迫游泳不动时间显著增加（P<0.05），表明造模成功；与模型组相比，中、高剂量组相关指标显著降低（P<0.05），表明牛磺酸对CUMS 导致小鼠强迫游泳不动时间延长的抑郁行为具有干预作用。第28 天，与模型组相比，低、中剂量组相关指标显著降低（P<0.05），高剂量组极显著降低（P<0.01），表明第28 天牛磺酸对CUMS抑郁小鼠行为的改善效果比第14 天更明显。第42 天，与模型组相比，牛磺酸组均显著降低（P<0.05），表明第28 天牛磺酸对CUMS 抑郁小鼠行为的改善效果最好，并且高剂量组与氟西汀对照组的作用效果相当。

图2 牛磺酸对抑郁小鼠强迫游泳不动时间的影响（s）（±s，n=8）Fig.2 Effects of taurine on forced swimming immobility time of depression mice（s）（±s，n=8）

2.4 牛磺酸对CUMS 模型小鼠旷场运动的影响

如图3a 结果所示，第14 天，模型组小鼠水平运动次数较其它组均有不同程度的下降，但抑郁模型尚未形成。第28 天，与阴性对照组相比，模型组水平运动次数显著降低（P<0.05），表明造模成功；与模型组相比，高剂量组相关指标显著增加（P<0.05），表明牛磺酸对CUMS 导致小鼠水平运动次数减少的抑郁行为具有干预作用。第42 天，与模型组相比，中、高剂量组相关指标显著增加（P<0.05），表明在第42 天牛磺酸对CUMS 抑郁小鼠行为的改善效果比第28 天更明显，并且中、高剂量组的作用效果与阳性药物相当。

如图3b 结果所示，第14 天，与阴性对照组相比，模型组垂直运动次数显著降低，表明造模成功；与模型组相比，低、中剂量组相关指标显著增加（P<0.05），高剂量组极显著增加（P<0.01），表明牛磺酸对CUMS 导致小鼠垂直运动次数降低的抑郁行为具有干预作用。第28 天和第42 天，与模型组相比，中剂量组显著增加（P<0.05），高剂量组极显著增加（P<0.01），表明第14，28，42 天牛磺酸对CUMS 导致的抑郁小鼠行为的改善效果相当，并且作用能力呈剂量相关性，其中、高剂量组的作用效果与阳性药物相当。

图3 牛磺酸对抑郁小鼠水平运动（a）和垂直运动（b）次数的影响（±s，n=8）Fig.3 Effects of taurine on horizontal movement（a） and vertical movement（b） times of depression mice（±s，n=8）

2.5 牛磺酸对CUMS 模型小鼠5-HT、DA、NE的影响

如图4结果所示，各剂量牛磺酸组的5-HT、DA、NE 均显著高于模型组，其中中剂量组5-HT、DA、NE 和高剂量组DA 显著增加（P<0.05），高剂量组的5-HT、NE 极显著增加（P<0.01）。其中中、高剂量组作用较好，与氟西汀作用相当。

图4 牛磺酸对抑郁小鼠5-HT（a）、DA（b）、NE（c）水平的影响（ng/g）（±s，n=8）Fig.4 Effects of taurine on 5-HT（a），DA（b），NE（c） content in depression mice（ng/g）（±s，n=8）

2.6 牛磺酸对CUMS 模型小鼠MAO、BDNF 的影响

如图5结果所示，各剂量牛磺酸均可极显著降低抑郁小鼠的MAO、升高BDNF 的水平（P<0.01）。表明牛磺酸对CUMS 导致的抑郁小鼠具有降低MAO、升高BDNF 的作用。与阳性药物组对比，中、高剂量组未显示出显著性差异（P>0.05），表明牛磺酸中、高剂量组在降低MAO、升高BDNF作用上与阳性药物相当。

图5 牛磺酸对抑郁小鼠MAO、BDNF 的影响（±s，n=8）Fig.5 Effects of taurine on MAO and BDNF in depression mice（±s，n=8）

2.7 牛磺酸对CUMS 小鼠CRF、ACTH、COR的影响

如图6结果所示，与模型组相比，牛磺酸各剂量组均极显著降低CRF、ACTH 水平（P<0.01），中、高剂量组极显著降低COR 含量（P<0.01）。与阳性药物组对比，中、高剂量组未显示出显著性差异（P>0.05），表明牛磺酸中、高剂量组在降低CRF、ACTH、COR 作用上与阳性药物相当。

图6 牛磺酸对抑郁小鼠的CRF（a）、ACTH（b）、COR（c）含量的影响（±s，n=8）Fig.6 Effects of taurine on CRF（a），ACTH（b） and COR（c） content in depression mice（±s，n=8）

2.8 牛磺酸对CUMS 小鼠T3、T4、TSH 的影响

由图7结果可知，与模型组相比，牛磺酸中剂量组T3 含量和高剂量组T3、T4 含量均极显著升高（P<0.01）；牛磺酸低、中、高各剂量组均极显著降低TSH 水平（P<0.01）。表明牛磺酸对CUMS 抑郁小鼠具有升高T3、T4 含量，降低TSH 水平的作用。与氟西汀对照组相比，中、高剂量组在升高T3含量上作用与阳性药物相当，高剂量组在升高T4含量上作用与阳性药物相当，但所有剂量组均不能达到阳性药物升高TSH 的作用水平。

图7 牛磺酸对抑郁小鼠T3（a）、T4（b）、TSH（c）含量的影响（±s，n=8）Fig.7 Effects of taurine on T3（a），T4（b） and TSH（c） content in depression mice（±s，n=8）

3 讨论

目前广泛使用的抑郁模型有应激型和药物诱导型两大类，其中应激抑郁模型通过模拟不可预知的应激事件，增加模型与人类抑郁症发病因素的相似性，使模型更加贴近人类抑郁发病机制，较好的模拟抑郁状态，是目前公信度、可靠性最高的抑郁模型[16-18]。CUMS 模型可以增加小鼠悬尾不动和游泳不动时间，并引起旷场实验中自主活动能力降低，减少水平、垂直运动次数，并能引起相关生理生化指标出现与抑郁症相同的改变[19-21]。

本文通过悬尾、强迫游泳及旷场实验对牛磺酸干预CUMS 致慢性抑郁进行了动态观察。结果发现，在第28 天小鼠CUMS 引起的抑郁模型建立成功，并且在第28 天发现牛磺酸对CUMS 导致的抑郁小鼠具有明显干预抑郁行为的作用，其中中、高剂量的牛磺酸可以显著降低CUMS 模型小鼠悬尾不动和游泳不动时间，并提升旷场实验中自主活动能力，增加水平、垂直运动次数，且存在剂量依赖。

抑郁症是一种心理和生理的慢性应激过程，发生机制复杂，迄今病因不明确。有关抑郁症的发病机制有多种假说，其中脑源性神经营养因子假说、神经内分泌假说和单胺类神经递质假说作为公信度较高的学说，已经通过大量研究得到验证[15，22]。单胺类神经递质假说认为5-HT、DA、NE作为直接作用于神经细胞的神经递质，其浓度和功能的下降是抑郁症产生的最直接原因，因此，抑郁症的最主要表现就是脑内中枢神经系统突触间隙5-HT、DA、NE 水平的下降[23-24]。本试验的研究结果发现天然牛磺酸可以显著提高患抑郁小鼠脑内5-HT、DA、NE 水平，表明天然牛磺酸可能通过增加突触间隙的单胺类神经递质来干预抑郁。

HPA 轴是神经内分泌系统的重要组成部分，参与控制应激反应。神经内分泌假说中HPA 亢进学说认为抑郁症是由于肾上腺功能紊乱，负反馈机制被破坏而引起的。其作用机制是下丘脑分泌CRF 不断升高，CRF 可作用于脑垂体前叶，促使机体内ACTH 分泌增强，接着ACTH 再作用于肾上腺，最终导致COR 过度分泌[25]，COR 过度分泌会减少海马神经元的形成，最终影响海马功能的发挥。而天然牛磺酸可以通过显著降低CRF、ACTH、COR 的分泌来改善抑郁；但HPT 功能减退学说认为由于机体的甲状腺轴功能衰退，使血浆中T3、T4 水平显著降低，TSH 升高，从而降低了抑郁症发生的阈值，使机体在受到某些应急刺激时抑郁症更容易发生[26]。本试验结果发现天然牛磺酸可以显著升高T3、T4 的水平，降低TSH 的含量来改善抑郁。脑源性神经营养因子假说则认为BDNF 作为神经系统的重要组成部分，其各类型基因的表达与抑郁症密切相关，BDNF 作为神经营养因子参与血清素激活的神经元的发育，所以血液中的BDNF 水平也可充分表明抑郁症患者的抑郁程度[27-28]。本试验结果发现经过天然牛磺酸药物处理后，血液中BDNF 的含量显著升高。综上所述，牛磺酸能改善由CUMS 引起的小鼠抑郁行为。机制可能与相关神经递质浓度和功能的下降、HPA轴功能紊乱、负反馈调节机制被破坏以及甲状腺功能衰退有关。

4 结论

1，2 g/kg bw 剂量的天然牛磺酸在第28 天可以改善小鼠的抑郁样行为，并升高脑组织5-HT、DA、NE 含量，降低MAO 活性，升高BDNF、T3、T4含量，同时降低CRF、ACTH、COR、TSH 水平，从而干预CUMS 诱导的抑郁。并且试验结果说明了牛磺酸对抑郁的干预作用与HPA 轴假说、单胺类神经递质假说及脑源性神经营养因子假说密切相关，具体作用通路，以及牛磺酸的代谢产物与抑郁的关系需进一步探究。