黄芩和黄芩苷基于离子通道调控神经干细胞分化的抗抑郁机制研究

Effects of neurogenesis have become the hotspot of most recent researches focusing on anti-depression. Radix Scutellariae is widely used for the treatment of depression which has a significant antidepressant effect. Early studies demonstrated that Radix Scutellariae exhibited the antidepressant-like effects via protecting neurons and increasing the number of neural stem cells differentiated into neurons in the hippocampus. However, the role of ion channels during the differentiation is still not clear. The project will use patch-clamp, RT-PCR and western blot to screen the targeted ion channels induced by Radix Scutellariae, and explore the relationship between the targeted ion channel and the signal transduction, as well as the genes which are important for the neuron survival. We will also detect the regulative effects of baicalin on the target channel in the differentiation of neural stem cells in the hippocampus. Using the target channel as the main index, the comparative effect and the molecule mechanisms of Radix Scutellariae are to be clarified. The relationship between the baicalin and the non-baicalin constituents in Radix Scutellariae will also be explored. Therefore, this project will help us understand the antidepressant effect of Radix Scutellariae and the comparative effects of baicalin, which will bring us a lot of benefits on its scientific meanings of medical practice.

促进神经元再生是近年抗抑郁作用机制的研究热点。黄芩作为治疗抑郁症的常用中药，其中有效成分黄芩苷也被报道具有明显的抗抑郁效应。研究发现，黄芩能通过保护神经元、增加海马神经干细胞分化为神经元的数目而发挥抗抑郁作用，但其对神经分化过程中离子通道的影响尚不清楚；同时，黄芩苷作为黄芩质量控制的重要指标，在黄芩药理功效中作用表现和机制研究仍不明了。本项目拟用膜片钳、定量PCR、Western blot等技术筛选黄芩诱导作用的靶离子通道，探讨靶通道与细胞信号转导及神经元存活相关基因的关系，并研究靶通道对海马神经干细胞分化的调控作用。同时以对靶离子通道的影响为主要指标，敲除黄芩苷，从整体和分子细胞水平考察黄芩作用的物质基础，阐明黄芩抗抑郁作用机制；同时探明黄芩苷与其他成分的相互关系及其对药理功效的贡献，量效关系，从而阐明揭示中药作用的物质基础和科学内涵。

促进神经元再生是抗抑郁作用机制的研究热点。在神经干细胞分化和成熟的过程中，离子通道发挥着重要的调控作用。已发现临床治疗抑郁症的常用中药黄芩，能够保护神经元，增加海马神经干细胞分化为神经元的数目，但黄芩对神经分化过程中离子通道的影响尚不清楚；作为黄芩质量控制指标的黄芩苷同样具有抗抑郁效应，但其在黄芩诸多成分中，对黄芩抗抑郁的贡献大小以及相关机制也不甚明了。本项目结合抑郁动物模型和体外细胞试验，采用膜片钳、定量PCR、Western blot等技术，从整体和细胞分子水平研究了黄芩和黄芩苷基于离子通道调控神经干细胞分化的抗抑郁作用机制。在确认黄芩和黄芩苷具有抗抑郁作用、两者均能促进抑郁模型动物海马神经元再生及神经干细胞分化成熟的基础上，筛选黄芩和黄芩苷作用的靶离子通道，探讨黄芩诱导的靶离子通道与海马神经干细胞分化及其与cAMP/PKA信号通路的相关性。研究结果提示，黄芩或黄芩苷可作用于钠、钾离子通道，提高相关离子通道亚型mRNA的表达水平，从而促进神经干细胞分化成熟，发挥抗抑郁作用。黄芩通过激活cAMP/PKA信号通路，参与相关离子通道对神经干细胞分化的调控。敲除黄芩中所含黄芩苷，得到黄芩苷阴性样品，将其与黄芩、黄芩苷进行抗抑郁功效比较，结果表明，黄芩苷阴性样品仍有一定的抗抑郁效应，但作用不及黄芩和黄芩苷，因此可以证实黄芩苷为黄芩抗抑郁的主要物质基础。课题拓展部分的实验显示，黄芩苷可以通过抑制神经细胞凋亡、缓解神经炎症而发挥抗抑郁作用。本项目研究结果有助于深入阐明黄芩及其主要成分黄芩苷的抗抑郁机制，明确黄芩苷为黄芩抗抑郁的主要物质基础，为临床运用黄芩治疗抑郁症提供理论基础和实验依据，为研究开发抗抑郁中药新药奠定基础。