La depresión posterior al ictus (DSP) es una complicación frecuente del ictus, que afecta aproximadamente a un tercio de los supervivientes, lo que puede provocar una recuperación más lenta y una mayor discapacidad [1]. En la actualidad, los antidepresivos tricíclicos (ATC) y los inhibidores selectivos de la recaptación de serotonina (ISRS) son la base del tratamiento de la DSP[2-3] , pero la patogenia de la DSP no se conoce del todo. Los pacientes con TDP y trastorno de depresión mayor (TDM) comparten algunas similitudes, con síntomas como estado de ánimo deprimido, estado de ánimo inestable y pérdida de interés, y la reducción de 5-hidroxitriptamina, dopamina y norepinefrina son los principales cambios patológicos en los pacientes con TDP y TDM[5] , pero la falta de 5-hidroxitriptamina, dopamina y norepinefrina no es un factor significativo en los pacientes con TDP. - 7], pero faltan investigaciones sobre las características de las lesiones cerebrales en el PSD y el MDD en ambos modelos animales. Explorar los mecanismos patogénicos comunes de la PSD y la MDD puede ayudar a estudiar los cambios comunes en el desarrollo de la depresión bajo diferentes escenarios, y proporcionar una comprensión más profunda de la patogénesis de la depresión, así como una base para encontrar potenciales dianas terapéuticas.
El córtex prefrontal medial (mPFC) es una de las regiones cerebrales centrales para la investigación de la depresión, y estudios previos han sugerido que el receptor de ácido α-amino-3-hidroxi-5-metil-4-isohmzopropiónico (AMPAR), el receptor de N-metil-D-aspartato (NMDAR) y el córtex prefrontal y cingulado (NMDAR) tienen el mismo efecto sobre la depresión. (AMPAR), el receptor de N-metil-D-aspartato (NMDAR) y los circuitos límbicos frontales, incluidos el lóbulo prefrontal y el córtex cingulado, están potencialmente asociados con el CPFm y la depresión[8-10] . En el presente estudio, establecimos el modelo de ratón PSD[11] y el modelo de ratón de depresión crónica por derrota social (CSDS)[12] para simular la PSD y la MDD, y analizamos los cambios de neurotransmisores y metabolitos como los aminoácidos en el área cerebral de la mPFC de los ratones de cada grupo mediante el metabolismo dirigido a neurotransmisores, y exploramos la reposición exógena de metabolitos clave, como el glutatión (NMDAR), el glutatión (NMDAR) y la corteza cingulada, en el área cerebral de la mPFC de cada grupo[13] . También investigamos si el metabolito clave exógeno glutatión (GSH) podía mejorar los comportamientos depresivos de los ratones, lo que aportaría nuevos conocimientos para seguir dilucidando la patogénesis de la depresión y desarrollar métodos terapéuticos.
1 Materiales y métodos
1 . 1 Animales de experimentación
Los animales de experimentación utilizados en este estudio fueron ratones C57BL/6J macho de 8~10 semanas de edad con una masa corporal de 22~25 g y ratones CD-1 macho de 3~6 meses de edad con una masa corporal de 45~55 g, que se adquirieron a la empresa Chongqing Lepit Technology. Todos los ratones se alojaron en el estabulario de grado SPF del Segundo Hospital Afiliado de la Universidad Médica Militar del Ejército a temperatura ambiente (22±2°C), con dieta suficiente y 12 h/12 h de luz/oscuridad. Los ratones experimentales se numeraron uno a uno y se dividieron aleatoriamente en tres grupos, a saber, el grupo de control sin tratamiento (SHAM), el grupo PSD y el grupo CSDS, con 20 ratones C57BL/6J macho en cada grupo (8~10 semanas). Cada grupo estaba formado por 20 ratones C57BL/6J macho (8-10 semanas). Todos los experimentos con animales se llevaron a cabo de acuerdo con la Ley de Experimentación Animal y las Directrices de Revisión Ética para el Bienestar de los Animales Médicos de la Universidad Médica del Ejército.
1 . 2 Reactivos e instrumentos
Los reactivos e instrumentos utilizados en este estudio fueron: endotelina-1 (ET-1, Abcam, Reino Unido), GSH (Beijing Soleberg), kit GSH/GSSG (China Biyuntian Biotechnology Co. Ltd.), kit de malondialdehído (MDA) (China Biyuntian Biotechnology Co. Ltd.), anticuerpo antiglutatión peroxidasa 4 (GPX4) de conejo (Abcam, Reino Unido), anticuerpo anti-GFAP de ratón (Abcam, Reino Unido) y anticuerpo anti-GFAP de ratón (Abcam, Reino Unido). Anticuerpo antiglutatión peroxidasa 4 (GPX4) (Abcam, Reino Unido), anticuerpo anti-GFAP de ratón (Abcam, Reino Unido), anticuerpo anti-CD31 de cabra (Abcam, Reino Unido), anticuerpo anti-MAP2 de ratón (Abcam, Reino Unido), anticuerpo secundario anti-conejo de cabra (Invitrogen, EE.UU.), anticuerpo anti-MAP2 de burro (Invitrogen, EE.UU.), anticuerpo secundario de conejo (Invitrogen, EE.UU.). Invitrogen), anticuerpo anti-cabra de burro (Invitrogen, EE.UU.), anticuerpo anti-conejo de burro (Invitrogen, EE.UU.), anticuerpo anti-ratón de burro (Invitrogen, EE.UU.); ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON, ACQUITRON. Cromatógrafo de líquidos de ultra alto rendimiento ACQUITY Premier (Waters, EE.UU.), Micrótomo congelado (Leica, Alemania), Microscopio confocal (Olympus, Japón).
1 . 3 Establecimiento del modelo animal y modo de administración
1 . 3 . 1 Establecimiento del modelo de ratón PSD
Se inyectó ET-1 en el lado izquierdo de la mPFC. Tras anestesiar a los ratones con isoflurano, se les sujetó y fijó en un dispositivo estereotáxico, y se expuso completamente la bóveda craneal tras abrir el cuero cabelludo con unas tijeras oftálmicas, y se ajustó el plano craneal según el punto Bregma y el punto Lambda. Se utilizó el taladro craneal para retirar el cráneo y exponer las meninges, y se utilizó un electrodo de vidrio para aspirar solución ET-1 (2 μg/μL) para localizar el área cerebral mPFC en el sitio 1 de la fontanela anterior: 2,0 mm anterior a la fontanela, 0,5 mm a la izquierda de la sutura media, y una profundidad de 2,4 mm bajo el cráneo; sitio 2 de la fontanela anterior: 1,5 mm anterior a la fontanela, 0,5 mm a la izquierda de la sutura media, y una profundidad de 2,4 mm bajo el cráneo. 5 mm , profundidad subcraneal 2,6 mm; todas las inyecciones fueron del lado izquierdo. Se inyectó 1 μL de solución de ET-1 en el lado izquierdo de la mPFC a una velocidad de 100 nL/min. Tras la inyección, se detuvo la aguja durante 10 min y luego se retiró lentamente, y se aplicó pomada oftálmica de eritromicina una vez finalizada la sutura para prevenir la infección.
1 . 3 . 2 Establecimiento del modelo de ratón CSDS
Primero se seleccionaron ratones CD-1 con tendencia agresiva, es decir, se colocaron ratones C57BL/6J no moldeados en la jaula de ratones CD-1 durante 3 d antes del experimento formal. Se seleccionaron ratones CD-1 si cumplían las siguientes condiciones: el primer ataque a un ratón C57BL/6J se produjo en un plazo de 60 s, y atacaron más de 5 veces, y cada ataque duró más de 5 s. En el experimento formal, los ratones CD-1 atacantes y los ratones C57BL/6J moldeados se mantuvieron en la misma jaula durante 10 d, y los dos ratones se separaron mediante un tabique transparente cada día. En el experimento formal, los ratones atacantes CD-1 y los ratones C57BL/6J modelo se mantuvieron en la misma jaula durante 10 d. Los dos ratones se separaron mediante un tabique transparente, y los ratones C57BL/6J se introdujeron en el lado de los ratones CD-1 durante 5 min cada día, y luego se volvieron a colocar al otro lado del tabique para mantener la estimulación sensorial, y los ratones C57BL/6J se sometieron a pruebas de comportamiento al cabo de 10 d. Los ratones C57BL/6J fueron sometidos a pruebas de comportamiento 10 d después.
1 . 3 . 3 Modo de administración
Se disolvió GSH en solución salina hasta una solución de 25 mg/mL y se inyectó por vía intraperitoneal a una dosis de 100 mg/(kg - d) durante 1 semana en el grupo experimental de ratones PSD y CSDS, mientras que en el grupo de control se inyectó por vía intraperitoneal la misma dosis de solución salina (Vehículo) diariamente en los ratones PSD y CSDS. 1 . 4 Pruebas de comportamiento
1 . 4 . 1 Experimentos sobre el terreno en ausencia
En un entorno tranquilo, los ratones se colocan en el centro del fondo de la caja de ausentes (la caja tiene 30 cm de altura, la parte inferior 50 cm de longitud, 50 cm de anchura y la superficie inferior se divide en 64 cuadrados de media), y al mismo tiempo se utiliza la cámara de vídeo y se cronometra el tiempo, siendo el tiempo de observación de 5 min. Los índices de observación fueron: distancia total, velocidad media, tiempo para entrar en la zona central, tiempo para entrar en la zona periférica, latencia, tiempo de descanso, tiempo total, etc. Los datos se analizaron finalmente con el programa informático Super Animal Behaviour.
1 . 4 . 2 Experimento en cruz elevada
Se colocó a los ratones en el compartimento central del laberinto en cruz elevado en un entorno tranquilo y se registraron sus actividades en 5 minutos. Los índices de observación son: distancia total recorrida, número de entradas en el brazo abierto, tiempo de parada del brazo abierto, número de entradas en el brazo cerrado, tiempo de parada del brazo cerrado, tiempo total, etc. Los datos se analizaron con el programa Super Animal Behaviour Software. Por último, los datos se analizaron con el software Super Animal Behaviour.
1 . 4. 3 Experimentos con la cola colgando
Los ratones se suspendieron boca abajo en una caja de 20 cm × 25 cm × 25 cm con la cabeza a unos 5 cm del fondo de la caja, y el tiempo de suspensión fue de 6 min, con los 2 primeros min como periodo de aclimatación, seguidos de 4 min de tiempo de inmovilización. Los experimentos se realizaron a una hora fija todos los días. Se recogieron datos para comparar las diferencias entre los distintos grupos.
1 . 4 . 4 Experimento de preferencia por el agua azucarada
La prueba de preferencia azúcar-agua es un indicador útil de la pérdida de placer en ratones deprimidos. Tras la aclimatación, se privó a los ratones de agua y comida durante 24 horas y, a continuación, se les colocó en jaulas con una botella de 100 ml de agua con un 100% de sacarosa y una botella de 100 ml de agua pura durante 24 horas. La posición de las botellas de agua se cambió aleatoriamente durante el periodo de aclimatación para evitar la preferencia posicional, y se registró su consumo de agua azucarada al final del periodo de 24 horas. El consumo de agua azucarada se registró 24 h después. La fórmula para calcular el consumo de agua azucarada fue (consumo de agua azucarada/ingesta total de líquidos) × 100%.
1 . 5 Recogida de muestras y secuenciación del metaboloma dirigido a neurotransmisores
Se anestesiaron tres grupos de ratones con isoflurano, se perfundieron con 50 mL de PBS por vía cardíaca y se extrajo del tejido cerebral el lado izquierdo de la zona cerebral de la CPFm. Se tomaron nueve ratones de cada grupo y, dado que la masa de mPFC de un solo ratón era demasiado pequeña para cumplir los requisitos de detección, se mezcló la mPFC de cada tres ratones para realizar el ensayo del metaboloma dirigido. Los metabolitos se detectaron utilizando un cromatógrafo líquido de ultra alto rendimiento (UPLC) ACQUITY Premier (Waters) con un Waters ACQUITY UPLC HSS T3 (100 mm×2,1 mm, 1,5 mm, 1,5 mm, 1,5 mm, 1,5 mm, 1,5 mm). 1 mm, 1,8 μm). Los compuestos diana se separaron en una columna cromatográfica de líquidos Waters ACQUITY UPLC HSS T3 (100 mm×2,1 mm, 1,8 μm). La fase cromatográfica líquida A fue ácido fórmico al 0,1% y solución de acetato de amonio a 1 mmol/L, y la fase B fue acetonitrilo. La temperatura de la columna se fijó en 40 ℃, la placa de muestra se fijó en 10 ℃ y el volumen de inyección fue de 2 μL. El análisis de espectrometría de masas se realizó en modo de monitorización de reacciones múltiples (MRM). Los análisis cualitativos y cuantitativos de los compuestos diana se realizaron mediante el software SCIEX Analyst Work Station (versión 1.6.3) y DATA DRIVER. 6.3) y DATA DRIVEN FLOW (Versión 1.0.1). 0.1).
1 . 6 Selección de posibles metabolitos diferenciales y análisis del enriquecimiento de rutas
Los resultados de los metabolitos se sometieron a un análisis de componentes principales (ACP) y a un análisis de correlación para comparar las diferencias entre los grupos, y se realizó un análisis cuantitativo para cribar los metabolitos diferenciales, en el que P<0,05 se consideró suficiente para los metabolitos diferenciales. Se consideró que P<0,05 era suficiente para los metabolitos diferenciales, y el enriquecimiento de las vías metabólicas de los diferentes metabolitos se llevó a cabo utilizando la base de datos de la enciclopedia de Kyoto de genes y genomas (KEGG).
1 . 7 Ensayos GSH/GSSG, MDA
De acuerdo con el manual de instrucciones del kit de detección de GSH/GSSG y MDA de Biyuntian, se extrajeron muestras de CPFm de los tejidos cerebrales de ratones de los grupos PSD, CSDS y SHAM, se homogeneizaron y se determinaron las concentraciones de GSH/GSSG y MDA mediante el método colorimétrico.
1 . 8 GPX4 Tinción de inmunofluorescencia y análisis semicuantitativo de la
Se extrajo tejido cerebral fresco y se prepararon secciones congeladas de 30 μm de grosor, se lavaron con PBS y se incubaron con suero de cabra al 5% y Triton×100 al 0,3% durante 1 h a temperatura ambiente. El anticuerpo primario (conejo anti-GPX4, Abcam, 1:200) se incubó a 4 ℃ durante toda la noche, y las secciones se lavaron con PBS el segundo día. El anticuerpo secundario (cabra anti-conejo, Invitrogen, 1:1.000) se incubó durante 1 h a temperatura ambiente y protegido de la luz, y los núcleos se tiñeron con DAPI durante 10 min, y después las secciones se lavaron de nuevo con PBS y se sellaron, y a continuación se obtuvieron imágenes de fluorescencia mediante observación con microscopio confocal. Se observaron de tres a cinco áreas seleccionadas al azar en la región cerebral de cada mPFC de ratón, y se contaron las células positivas para GPX4 y DAPI utilizando Cell Counter en el plug-in de software Image J, el número de DAPI se consideró como el número total de células en el área, y el número de GPX4/DAPI fue la proporción de células positivas para GPX4 en el área, y el valor medio se utilizó como el valor medio de células positivas para GPX4 en el área de los ratones mPFC. El valor medio se tomó como la proporción de células GPX4-positivas en la región cerebral mPFC de cada ratón.
1 . 9 Análisis estadísticos
Los análisis estadísticos se realizaron con GraphPad Prism 8, los datos de recuento se expresaron como x- ±s, se comprobó la distribución normal de los datos y la chi-cuadrado, se utilizó ANOVA unidireccional para evaluar las diferencias entre grupos y pruebas no paramétricas en caso de chi-cuadrado, con P<0,05 como diferencia estadísticamente significativa. P<0,05 se consideró estadísticamente significativo.
2 Resultados
2.1 Las inyecciones de ET-1 en el córtex prefrontal medial tienen el mismo efecto que el CSDS en la inducción de comportamientos depresivos en ratones.
Tras el modelado (Figura 1A, B), se sometió a los ratones a pruebas de comportamiento, como la prueba de campo abierto y la prueba de la cruz elevada para evaluar el nivel de ansiedad, la prueba de preferencia azúcar-agua para detectar la falta de placer, y la prueba de colgar la cola para detectar el comportamiento desesperado de los ratones. Los resultados mostraron que, en comparación con el grupo SHAM, los ratones PSD y CSDS mostraron una disminución significativa del tiempo en la zona central del campo abierto y del tiempo en el brazo abierto del cruce elevado (P<0,001, Figura 1C y D), y de la proporción de la preferencia por el azúcar y el agua (P<0,001, Figura 1E), y de la proporción de la preferencia por el azúcar y el agua (P<0,001, Figura 1E). 001 , Figura 1E) , y el tiempo de inmovilidad con la cola colgando aumentó significativamente (P<0 . 001 , Figura 1F). Estos resultados indicaron que el infarto local del córtex prefrontal medial y el CSDS indujeron comportamientos similares a la ansiedad y la depresión en ratones.
2.2 Disminución de la expresión de neurotransmisores, aminoácidos y otros metabolitos en el cerebro mPFC de ratones PSD y CSDS.
Para identificar los cambios metabólicos en los tejidos cerebrales de los ratones PSD y CSDS, se tomaron muestras de la CPFm de los tres grupos de ratones y se sometieron a secuenciación metabolómica dirigida a neurotransmisores. Los resultados del ACP mostraron que los grupos PSD y CSDS presentaban diferencias significativas en los niveles generales de metabolitos en relación con el grupo SHAM (Figura 2A). Los resultados del mapa de calor mostraron que la expresión de varios metabolitos, incluyendo norepinefrina (NE), GSH y espermidina (Spd), disminuyó en ambos modelos de ratón deprimido (Figura 2B). Los análisis de correlación mostraron que la correlación entre metabolitos como la epinefrina (E), el ácido γ-amino-butírico (GABA), el GSH y el ácido 3,4-dihidroxifenilacético (DOPAC) se debilitaba gradualmente como se muestra en la figura (Figura 2C). 2C). Los resultados anteriores mostraron que los niveles de neurotransmisores, aminoácidos y otros metabolitos en los ratones PSD y CSDS eran significativamente diferentes de los de los ratones control, y mostraban principalmente una tendencia decreciente.
2. 3 El glutatión, la L-asparagina y la L-lisina se redujeron significativamente en el CPFm de los ratones PSD y CSDS.
Para explorar las variaciones de los metabolitos individuales, los resultados de la secuenciación del metaboloma se analizaron mediante el análisis de radargrama y el análisis de variación intergrupo. Los resultados del radargrama mostraron que GSH, L-asparagina (Asn), NE, L-lisina (Lys), L-serina (Ser), Spd, espermina (Spm) y L-valina (Val) eran los ocho metabolitos con los cambios más significativos (P < 0,05, Figura 3A).
Los resultados del análisis de diferencias entre grupos mostraron que los tres metabolitos de GSH, Asn y Lys disminuyeron significativamente en los grupos PSD y CSDS (P < 0,05, Figura 3B); los seis metabolitos de ornitina (Orn), Ser, Spd, Spm, treonina (Thr) y NE disminuyeron específicamente en PSD, y los cuatro metabolitos de L-alanina (Ala), glicina (Gly), Val y L-glutamina (Gln) disminuyeron en PSD, y los cuatro metabolitos de L-glutamina (Gly), Val y L-glutamina (Gln) disminuyeron en los grupos PSD y CSDS. Los metabolitos de L-alanina (Ala), glicina (Gly), Val y L-glutamina (Gln) fueron menos específicos en CSDS (P < 0,05, Figura 3C). 05, Figura 3C). Los resultados mostraron que la similitud de los metabolitos alterados en el CPFm de los ratones PSD y CSDS era que la expresión de GSH, Asn y Lys estaba significativamente reducida, lo que puede ser una diana potencial para el tratamiento de la depresión.
2.4 La reducción de GSH es un metabolito clave en el cerebro mPFC de los ratones PSD y CSDS.
Para explorar los cambios de las vías metabólicas en los dos modelos de depresión, se llevaron a cabo análisis de enriquecimiento de vías de metabolitos diferenciales: el grupo PSD se enriqueció principalmente en el metabolismo del glutatión y los β-aminoácidos (Figura 4A), mientras que el grupo CSDS se enriqueció principalmente en el metabolismo del glutatión, la alanina, el aspartato y el glutamato (Figura 4B), y los metabolitos diferenciales examinados por los dos modelos mostraron un alto enriquecimiento del metabolismo del glutatión. Ambos modelos mostraron un alto enriquecimiento de la vía del metabolismo del glutatión. Se midió el GSH reducido y oxidado en las regiones cerebrales mPFC de los ratones de cada grupo utilizando el kit GSH/GSSG, y los resultados mostraron que tanto el PSD como el CSDS presentaban una reducción significativa del GSH reducido (P<0,05, Figura 4C ~ E). 05 , Figura 4C ~ E), lo que sugiere que la ausencia de GSH reducido es un factor causal potencial de la depresión.
2.5 Muerte celular por hierro inducida por GSH reducido en el cerebro mPFC de ratones PSD y CSDS
Una función importante del GSH en las células es eliminar los peróxidos e inhibir la muerte por hierro. Los índices de muerte por hierro en la CPFm se detectaron mediante el kit MDA y la tinción de inmunofluorescencia GPX4. Los resultados mostraron que la proporción de células GPX4-positivas en ratones PSD y CSDS se redujo en aproximadamente un 20% en comparación con el grupo control (P<0,01, Figura 5A, B). Los resultados mostraron que la proporción de células GPX4-positivas en ratones PSD y CSDS se redujo en aproximadamente 20 puntos porcentuales en comparación con el grupo de control (P<0,01, Figura 5A, B), y el contenido de MDA aumentó en aproximadamente 1 vez en comparación con el grupo de control (P<0,01, Figura 5C). 01 , Figura 5C), lo que sugiere que se produjo muerte celular por hierro en la región cerebral mPFC de los ratones PSD y CSDS.
Para determinar qué tipos de células de la CPFm de los ratones PSD y CSDS estaban sometidas a muerte por hierro, se tiñó la GPX4 con GFAP (marcador de astrocitos), CD31 (marcador de células endoteliales) y MAP2 (marcador de neuronas) mediante doble tinción de inmunofluorescencia, respectivamente. Los resultados mostraron que las proporciones de astrocitos GPX4-positivos, células endoteliales GPX4-positivas y células neuronales GPX4-positivas en el área cerebral mPFC de los ratones de los grupos PSD y CSDS se redujeron significativamente en comparación con los del grupo SHAM (P < 0,05, Figura 6), lo que indica que la proporción de área cerebral mPFC en los grupos PSD y CSDS fue significativamente menor que la del grupo SHAM. 05, Figura 6), lo que indica que se redujo la capacidad de las células correspondientes para inhibir la muerte por hierro tras el modelado. Entre ellos, los astrocitos tenían la tasa más alta de GPX4-positivos del 50% al 60% antes del modelado, y la proporción de astrocitos GPX4-positivos fue la que más disminuyó en los ratones PSD y CSDS, lo que sugiere que los astrocitos pueden ser el principal tipo celular responsable de la muerte por hierro en el CPFm de los ratones PSD y CSDS.
2.6 La suplementación exógena con GSH mejora el comportamiento depresivo en ratones PSD y CSDS
Para explorar si el GSH puede utilizarse como diana terapéutica para la depresión, el presente estudio se llevó a cabo en ratones PSD y CSDS durante 7 días. Los resultados mostraron que la suplementación con GSH aumentaba significativamente el tiempo de brazo abierto en el experimento elevado y el tiempo de área central en el experimento de campo abierto de los ratones PSD y CSDS en comparación con la inyección de dosis iguales de solución salina fisiológica (P<0,05, Figura 7A ~ D), y disminuía el tiempo en el experimento de cola. 05, Figura 7A~D), y disminuyó el tiempo de inmovilidad en el experimento de suspensión de la cola (P<0,05, Figura 7E, F). 05, Figura 7E y F). Esto indica que la suplementación con GSH puede mejorar eficazmente los comportamientos depresivos de los ratones PSD y CSDS.
3 Debate
Existen varias hipótesis sobre la patogénesis de la depresión, entre ellas la hipótesis monoamínica, la hipótesis del eje hipotálamo-hipófisis-suprarrenal, la hipótesis inflamatoria, la hipótesis de la neuroplasticidad, la hipótesis de los cambios estructurales y funcionales en el cerebro y las hipótesis genética y ambiental, etc. [6 , 13], y se ha descubierto que los circuitos neurológicos implicados en los lóbulos prefrontales, el hipocampo, la amígdala y el núcleo ambiguo desempeñan papeles importantes en la aparición de la depresión [14]. El CPFm es uno de los núcleos clave que procesa las entradas de información remota procedentes de regiones corticales y subcorticales y las proyecta a casi todas las cortezas sensoriales, cortezas motoras y regiones subcorticales. El CPFm es también uno de los núcleos clave que procesa entradas de información remotas de áreas corticales y subcorticales y las proyecta a casi todas las áreas sensoriales, motoras y subcorticales, donde desempeñan un papel importante en el control del comportamiento y la regulación de la cognición y la emoción[15] . En el presente estudio, utilizamos el modelo de ratón de infarto local causado por la inyección de ET-1 en el CPFm para simular el TEP, que tiene las características de fácil fabricación y alta tasa de éxito, y el ratón CSDS para simular el TDM.
Los resultados conductuales mostraron que ambos modelos presentaban comportamientos similares a los de la depresión. El uso de estos dos modelos para estudiar los cambios comunes entre la PSD y la MDD nos permitirá explorar con mayor profundidad las dianas terapéuticas de la depresión.
Los metabolitos cerebrales pueden reflejar el estado fisiológico del cerebro, y metabolitos como los neurotransmisores, los lípidos y los factores inflamatorios tienen una influencia importante en el desarrollo de la depresión[16- 17] . Los estudios existentes no tienen una comprensión unificada de los cambios específicos de varios metabolitos en la depresión, y los niveles de expresión de metabolitos pueden ser diferentes en diferentes estudios debido a la influencia de diferentes estados de enfermedad y muestras[18] . En el presente estudio, obtuvimos la expresión de 38 neurotransmisores y aminoácidos mediante secuenciación metabolómica dirigida a neurotransmisores en el CPFm de regiones cerebrales clave en dos modelos de depresión y ratones control, y descubrimos que la expresión de 13 metabolitos estaba significativamente disminuida en los grupos PSD y CSDS, y que los metabolitos con diferencias significativas incluían NE, un neurotransmisor clásico utilizado en la depresión, así como GSH y Gly, que desempeñan un papel en las actividades celulares. Los metabolitos con diferencias significativas incluían NE, un neurotransmisor clásico en la investigación de la depresión, así como aminoácidos como GSH y Gly, que desempeñan papeles importantes en las actividades celulares. El análisis de enriquecimiento de vías reveló que los diferentes metabolitos en los grupos PSD y CSDS estaban significativamente enriquecidos en la vía metabólica del glutatión, y pruebas posteriores mostraron que tanto los ratones PSD como los CSDS tenían un fenotipo de glutatión prototipo reducido, lo que sugiere que el metabolismo anormal del GSH desempeña un papel importante en la patogénesis de la depresión, y que el estudio de esta alteración común de la reducción del glutatión puede ayudar a analizar las causas patogénicas subyacentes de la depresión. El estudio de esta alteración común de la reducción del glutatión puede ayudar a analizar las causas patogénicas subyacentes de la depresión.
El GSH está ampliamente distribuido en el organismo y desempeña funciones importantes como antioxidante, eliminación de radicales libres de oxígeno [19] y mantenimiento del sistema inmunitario [20]. En los últimos años, se ha prestado cada vez más atención a la función del GSH en la eliminación de peróxidos intracelulares y la inhibición de la muerte por hierro. La muerte por hierro en las células se desencadena por el agotamiento del GSH, la disminución de la actividad de la glutatión peroxidasa 4 (GPX4), la incapacidad de los óxidos lipídicos para ser eliminados mediante la reacción catalizada por GPX4, y la acumulación de especies reactivas del oxígeno[21] . En el presente estudio, encontramos que el GSH se redujo significativamente en la región cerebral mPFC de ratones PSD y CSDS, lo que sugiere que la aparición de la depresión puede estar relacionada con el estrés oxidativo y la muerte por hierro de las células en la región cerebral mPFC. Estudios anteriores han descubierto que los fármacos antidepresivos pueden mejorar los comportamientos depresivos en ratones inhibiendo la muerte por hierro, y DANG et al[22] descubrieron que la etarafungina puede aliviar los comportamientos depresivos en ratones CSDS a través del eje Sirt1/Nrf2/HO-1/Gpx4, y YANG et al[23] descubrieron que el dihuang yinzi puede inhibir la vía P53/SLC7A11/GPX4 en ratones PSD. YANG et al. [23] encontraron que Dihuang yinzi puede inhibir la muerte por hierro de las células frontales a través de la vía P53/SLC7A11/GPX4 en ratas PSD.
En el presente estudio, examinamos los marcadores de muerte por hierro MDA y GPX4, y los resultados mostraron que había evidentes muertes por hierro en la región cerebral mPFC de los ratones PSD y CSDS en comparación con el grupo control, lo que sugiere que había un aumento de las muertes por hierro inducidas por la reducción de GSH en las regiones cerebrales clave de los ratones en los dos modelos de depresión, y también encontramos que los astrocitos podrían ser el principal tipo de células implicadas en la aparición de muertes por hierro, lo que podría estar relacionado con el hecho de que los astrocitos son responsables de la función del metabolismo de las sustancias cerebrales. Esto puede estar relacionado con la función de los astrocitos en el metabolismo cerebral, y la muerte por hierro inducida por la reducción de GSH en los ratones PSD y CSDS tiene un efecto importante en los astrocitos. Mientras tanto, no podemos descartar la posibilidad de que otras células, como la microglía, los pericitos y los oligodendrocitos, puedan verse afectadas por la muerte por hierro, lo cual debe verificarse mediante experimentos posteriores. Los resultados del presente estudio sugieren que la suplementación exógena de GSH puede mejorar el comportamiento depresivo de los ratones PSD y CSDS, lo que proporciona una base teórica para la utilización del GSH en el tratamiento de la depresión.
En conclusión, el presente estudio utilizó la metabolómica para analizar los cambios de metabolitos en la región cerebral mPFC de ratones PSD y CSDS, y descubrió que la anormalidad del metabolismo del GSH desempeña un papel clave en el desarrollo de la depresión, lo que proporciona una base teórica para la búsqueda de dianas terapéuticas para la depresión. Sin embargo, este estudio tiene algunas limitaciones: es necesario ampliar el tamaño de la muestra para aumentar la fiabilidad de los resultados experimentales; los resultados de este estudio muestran que la muerte celular por hierro desencadenada por la reducción de GSH desempeña un papel importante en el desarrollo de la depresión, pero la razón de la reducción de GSH debe explorarse en experimentos posteriores. En el futuro, seguiremos analizando las similitudes y diferencias entre la PSD y la MDD, y explorando los cambios en las células y funciones cerebrales causados por la reducción de GSH, con el fin de sentar las bases para futuras investigaciones sobre la etiología de la depresión y la búsqueda de dianas terapéuticas.
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