上海精卫中心王振/港大张樟进团队揭示黄连素通过抑制NLRP3介导的神经炎症和神经可塑性紊乱缓解抑郁

含pyrin结构域NOD样受体家族3（NOD‑like receptors family pyrin domain containing 3, NLRP3）炎性小体是一种胞内多蛋白复合物，参与与感染、炎症和自身免疫相关的多种先天免疫过程。研究发现，NLRP3与免疫激活和代谢危险信号及应激相关——在NLRP3的刺激下，过度释放的促炎细胞因子IL-1β可以通过直接作用于神经元或刺激小胶质细胞激活，穿过血脑屏障，改变突触可塑性。因此，NLRP3可能是抑郁症发病的关键因素。

黄连素（Berberine，BBR）是一种天然的异喹啉类生物碱，其在神经炎症、激素和神经递质的调控中发挥重要作用。但其在神经退行性和神经精神疾病中的潜在作用及机制仍不清楚。

在此背景下，2023年3月1日，上海市精神卫生中心王振课题组联合香港大學中醫藥學院張樟進教授在Journal of Neuroinflammation发文揭示了黄连素通过抑制NLRP3介导的神经炎症和神经可塑性紊乱缓解抑郁。

首先，课题组对皮质酮诱导的抑郁小鼠模型（CORT）进行了行为学测试，结果显示：与对照组小鼠相比，CORT小鼠在旷场中总移动距离和中央停留时间显著减少，其在强迫游泳和悬尾测试中的不动时间增加，糖水偏爱度降低，表现出明显的抑郁表型，而BBR给药显著改善了CORT小鼠的上述抑郁表型。

图1|行为学测试结果

ELISA和WB结果显示：CORT小鼠血液、前额叶皮质和海马中炎症因子（TNF-α、IL-1β、IL-6）的表达水平较对照组显著升高，抗炎因子（IL-10）的表达显著降低，而BBBR给药在一定程度上恢复了这些因子的正常表达。

图2|BBBR给药恢复了炎症因子的正常表达

随后 ，课题组通过DEG分析发现长期给予皮质酮可能会增加PFC中NLRP3的表达，并通过 qPCR发现了PFC中NLRP3、caspase-1和IL-1β的mRNA表达改变。此外，GO和KEGG通路富集分析的结果表明皮质酮可能诱导PFC中的神经炎症并改变神经可塑性。因此，长期皮质酮诱导的慢性应激导致的神经元异常可能与NLRP3和脑网络突触功能障碍有关，并由此导致情绪失常。

图3|生信分析和qPCR分析确定NLRP3是CORT诱导小鼠异常表型的关键基因

为了验证上述猜想，课题组对海马和PFC免疫荧光染色和WB实验，结果显示：CORT小鼠海马和PFC中NLRP3 及其下游的caspase-1 、ASC 表达显著上调，而BBR给药抑制了上述NLRP3通路的过度激活。此结果证明了上述猜想。

图4|BBR给药抑制了CPRT诱导的NLRP3通路的过度激活

为了进一步探讨BBR是否能调节神经可塑性和神经发生，课题组通过WB、免疫荧光染色、高尔基-Cox染色和透射电镜检测小鼠海马突触可塑性和神经发生中的脊密度，发现CORT鼠海马DG和CA1亚区的PSD95和SYN表达水平明显降低，而BBR显著减弱了皮质酮诱导的这些变化，表明BBR减少了皮质酮诱导的突触缺陷。此外，长期皮质酮给药导致小鼠海马中新产生的含有BrdU和DCX的未成熟神经元标记的密度显著降低，这一现象同样被BBR所缓解。同样，BBR还增加了CORT小鼠海马脑区的棘密度（主要是薄棘和蘑菇棘）及突触后致密部的长度和深度。

图5|BBR缓解了皮质酮诱导的突触缺陷

最后，课题组通过膜片钳实验发现CORT小鼠mPFC的锥体神经元对去极化电流响应的动作电位的频率及mEPSCs和sEPSCs的频率下降，即神经元兴奋性减弱，而BBR给药显著恢复了其兴奋性。

图6|膜片钳记录结果

综上所述，本研究发现黄连素通过抑制NLRP3/caspase-1/ ASC/IL-1β信号通路缓解了长期皮质酮暴露引起的PFC和海马的神经炎症，减轻了神经可塑性和神经发生的损伤，并进一步缓解抑郁。

文章来源

https://doi.org/10.1186/s12974-023-02744-7

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