FSHW：基于红石榴果实提取物的配方通过增强C57BL/6雄性小鼠的5-羟色胺（5-HT）合成来改善焦虑/抑郁类行为

Introduction

石榴含有高浓度的多酚类物质，在21世纪初因其营养和药用特性而被认为是超级水果。许多研究报告表明，石榴提取物与饮食的补充显示出抗炎特性，并显著降低大脑的氧化应激。此外，有研究指出，石榴提取物（RPFE，40%， m / m ）改善了绝经后卵巢切除大鼠的抑郁症和焦虑症模型。使用200 μL（1.67×10 9 CFU）具有增加免疫力和营养吸收的鼠李糖乳杆菌（JB-1）进行动物灌胃，可以明显减少压力引起的焦虑样行为。镁（在大脑生物化学中的广泛作用）的缺乏可能导致抑郁症，案例记录显示，使用125～300 mg的镁补充剂可以快速恢复严重的抑郁症。香兰素（4-羟基-3-甲氧基苯甲醛）已被广泛接受为一种令人愉快的香气，并被发现能够唤起积极的情绪，在慢性抑郁症的大鼠模型中通过嗅觉途径减轻类似抑郁症的行为。众所周知，香兰素具有重要的抗氧化/抗炎活性，并能提高脑组织中的5-羟色胺（5-HT）水平。然而，焦虑/抑郁症作为一种高度复杂的精神疾病，其病因以及明确的机制仍远未被理解。上述4种单一成分通过不同的机制具有抗焦虑或抗抑郁的作用，但没有关于这4种成分联合起来抗焦虑或抗抑郁的研究报道。因此，研究含有红石榴提取物、JB-1、镁和香兰素的配方是否能起到抗焦虑/抑郁的作用是非常有意义的。

过度的氧化和亚硝化应激以及炎症和代谢紊乱与焦虑/抑郁症的发病机制密切相关。氧化和亚硝化应激（O&NS）和免疫炎症反应是复发性抑郁症的影响因素。在焦虑/抑郁症患者中，抗氧化防御（由超氧化物歧化酶（SOD）、过氧化氢酶（CAT）和一氧化氮合酶（NOS）等酶组成）受到损害。免疫炎症反应是复发性抑郁症的影响因素。在焦虑/抑郁症患者中，发生的慢性炎症反应涉及炎症信号通路和促炎症细胞因子（如TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ）。通过激活吲哚胺-2,3-二氧酶（IDO）酶，发现了炎症和抑郁症之间可能的联系。IDO可被促炎细胞因子激活，并抑制L-色氨酸（Trp）转化为5-HT。大多数抗焦虑/抑郁的药物通过增加5-HT的水平发挥作用。因此，能够抗炎和抗氧化的治疗方法可能可以对抗抑郁症和焦虑症。

华南理工大学的Xiping Zhu、Dongxiao Sun-Waterhouse和Chun Cui在本研究中旨在研究一种配方（40%的红石榴果实提取物、34%的JB-1、25%的葡萄糖酸镁和1%的香兰素）在逆转小鼠焦虑/抑郁状态和缓解海马神经元损伤方面的潜力。由于RPFE配方对焦虑/抑郁症有明显的效果，因此进一步研究了它的抗炎、抗氧化和神经保护特性，这与海马区的5-HT合成有关。

Results and Discussion

行为测试

用药4周后，NC小鼠张开手臂的时间百分比（9.82%）明显高于其他组（P＜0.05），盐水处理（MC）小鼠的数值最低（2.31%），而盐酸氟西汀处理（PC，6.98%）和高剂量RPFE（RPFEH，6.54%）小鼠的数值明显（P＜0.05）高于VG（3.75%）、中等剂量RPFE（RPFEM，4.41%）和低剂量RPFE（RPFEL，3.19%）小鼠（图1A）。NC（10.11%）和VG（7.45%）小鼠在中心度过的时间百分比仍然最高（P＜0.05，图1B）。然而，PC小鼠（5.39%）、RPFEH小鼠（4.52%）和RPFEM小鼠（3.38%）在中心的时间百分比显著增加，而RPFEL小鼠（1.52%）在中心的时间百分比在给药期前后没有变化。在给药4周后，发现MC小鼠有明显的下降（P＜0.05，下降至0.43%，这使得该组小鼠在中心的时间比例低于RPFEH小鼠的比例（4.52%））。给药4周后，根据检测到的运动轨迹和在EPM测试中进入张开臂的最大深度，NC小鼠没有表现出类似焦虑的行为（图1B）。MC小鼠在闭合臂上有较少的运动，在开放臂上没有运动，并倾向于呆在闭合臂的角落里，这表明有明显的焦虑样行为。VG、PC和RPFE小鼠表现出明显比MC小鼠更多的运动，尽管这些组的开放臂中的最大深度和开放臂的进入次数不同。图1C显示了OFT中的总运动轨迹（10 min内）。MC小鼠大多远离中心（在边缘和角落），RPFEL组表现出稍多的向中心的运动，而PC、RPFEH和RPFEM表现出显著更多（P＜0.05）的运动，包括进入中心。因此，RPFE能有效缓解小鼠的焦虑样行为。

与MC小鼠相比，使用RPFEH、RPFEM、RPFEL或PC 4周后，CRS-CORT处理小鼠的不动时间明显缩短（P＜0.05，图1A）。RPFEH组和NC组的平均不动时间的差异在统计学上是不明显的（P＞0.05）。因此，PC和RPFE配方可以在4周的治疗后缓解焦虑/抑郁类行为。图1D显示了FST中的总运动轨迹。MC小鼠大多停留在边缘，动作较少，表明有明显的抑郁样行为。PC小鼠和三个RPFE组表现出明显（P＜0.05）更多的运动，包括进入中心。因此，RPFE配方可以抵消CRS-CORT引起的不动时间的延长，从而有效缓解小鼠的抑郁样行为。

A. RPFE公式对野外、高迷宫和强迫游泳测试中小鼠行为的影响；B.在EPM测试中跟踪的总运动；C. 在OFT中跟踪的总运动；D.以FST跟踪的总运动。

图1 行为测试

RPFE配方对炎症细胞因子的影响

与其他组相比，MC小鼠的血清炎症细胞因子（NF-κB、TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ）水平更高（表1）。除RPFEL小鼠外，MC小鼠的NF-κB、IL-1β和IFN-γ的水平明显高于其他组（P＜0.05）。所有RPFE（H、M、L）组小鼠的IL-6水平都明显低于其他组（P＜0.05），其中RPFEH的水平最低。RPFE（H、M、L）小鼠的NF-κB、TNF-α和IFN-γ的水平明显高于NC小鼠（P＜0.05），但明显低于MC小鼠（P＜0.05）。PC小鼠的NF-κB、TNF-α、IL-1β和IFN-γ的水平显著低于（P＜0.05）RPFE（H、M、L）小鼠。这些结果表明，在建模期间长期暴露于CRS-CORT涉及炎症反应，并引起促炎细胞因子如TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ水平的增加。从患有抑郁症的自杀者获得的死后脑部样本中发现，各种先天免疫基因和蛋白质（包括细胞因子、趋化因子、酶和其他炎症分子如TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ）的表达增加。据报道，外周血IL-1β、IL-6和TNF-α是抑郁症患者最可靠的炎症生物标志物，在用抗抑郁药成功治疗后，它们的表达水平可以恢复正常。因此，RPFE配方具有调节CRS-CORT引起的焦虑/抑郁小鼠的炎症细胞因子水平正常化的能力，这种能力很可能增加RPFE调节炎症细胞因子正常化的效果，并以剂量依赖的方式增加。

表1 RPFE对NF-κB、TNF-α、IL-6、IL-1β和IFN-γ水平的影响

RPFE配方对海马体中5-HT水平的影响

在本研究的4周治疗后，NC小鼠的5-HT水平和海马体的IDO、TPH活性正常（表2）。与其他组相比，MC小鼠的5-HT水平和TPH活性较低。但与其他组相比，MC小鼠的IDO活性明显更高（P＜0.05）。RPFE（H、M和L）组和PC组对5-HT水平和TPH活性的影响表现出相同的趋势，但PC组比RPFE（H、M和L）组明显高（P＞0.05）。PC组和RPFEH、RPFEM组在IDO活性上没有发现明显差异。RPFEH和RPFEM组的5-HT水平和TPH活性明显高于（P＞0.05）RPFEL组。RPFEH组和RPFEM组在5-HT水平和TPH活性上没有发现明显差异。与RPFEM和RPFEL组相比，RPFEH组的IDO活性明显降低（P＞0.05）。RPFEM和RPFEL在IDO活性上没有发现明显差异。IDO（由肝外组织中的促炎细胞因子激活）是犬尿喹啉（KYN）合成的重要限速酶，催化Trp转化为KYN，然后转化为QUIN（一种兴奋性代谢产物）。TPH是5-HT合成中另一个重要的限速酶，催化Trp转化为5-羟基色氨酸（5-HTP），然后再转化为5-HT。大脑中5-HT浓度的降低和IDO活性的增加是导致焦虑/抑郁症病因的一个因素。本研究结果表明，摄入RPFE饮食后，海马区的5-HT水平确实提高了，而且RPFEH的效果更好。因此，RPFE可以通过抗炎途径明显且更有效地降低CRS联合CORT注射引起的小鼠IDO的活性。

表2 RPFE对海马体中5-HT水平的影响

Conclusion

这项研究的结果有助于证明红石榴和香兰素在治疗焦虑/抑郁症方面的传统用途。含有红石榴果实提取物（40%，m/m）、JB-1（34%，m/m）、葡萄糖酸镁（25%，m/m）和香兰素（1%，m/m）的RPFE配方能有效缓解小鼠的焦虑/抑郁类症状。研究发现RPFE配方对焦虑/抑郁小鼠的以下参数有明显的逆转作用：体重，炎症细胞因子，HPA轴调节，5-HT合成，IDO、TPH和抗氧化酶的活性，以及海马神经元。RPFE配方通过激活抗氧化酶来保护神经元，从而减轻了MDA引起的损伤。通过RPFE配方的抗炎作用，抑制IDO的活性，增加了5-HT的合成。HPA轴的正常化被认为是由Mg2+调节的，然后逆转焦虑和抑郁症状。基于RPFE配方的抗焦虑、抗抑郁、抗炎、抗氧化和HPA轴调节作用，RPFE配方可能是一种有效的治疗产品，有助于治疗焦虑/抑郁症。

A red pomegranate fruit extract-based formula ameliorates anxiety/depression-like behaviors via enhancing serotonin (5-HT) synthesis in C57BL/6 male mice

Xiping Zhua,b, Dongxiao Sun-Waterhousea, Chun Cuia,c,*

a College of Food Science and Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510000, Guangdong, China

b College of Biological and Food Engineering, Anhui Polytechnic University, Wuhu 241000, Anhui, China

c Guangdong Weiwei Biotechnology Co., LTD., Guangzhou 510640, China

*Corresponding author at: College of Food Science and Technology, South China University of Technology, Guangzhou 510640, Guangdong, China.

E-mail address: cuichun@scut.edu.cn

Abstract

This study investigated the anti-anxiety/anti-depression potential of a formula containing red pomegranate fruit extract (RPFE; 40%, m/m), Lactobacillus rhamnosus (JB-1) (34%, m/m), magnesium gluconate (25%, m/m) and vanillin (1%, m/m). The RPFE formula (dose: 2.0, 1.5 or 1.0 mg/g day) reversed behavioral dysfunctions and body weight gain induced by chronic restraint stress combined with corticosterone injection in C57BL/6 male mice. The RPFE formula exhibited the abilities to normalize the levels of serum inflammatory cytokines (NF-κB, TNF-α, IL-6, IL-1β and IFN-γ) and malondialdehyde (MDA), and activities of superoxide dismutase (SOD), catalase (CAT) and nitric oxide synthase (NOS), as well as relieve the injury of hippocampal neurons. The serotonin (5-HT) levels in hippocampus were increasingly enhanced, which might be mediated by reducing the activity of indoleamine-2,3-dioxygenase (IDO) and increasing the activity of tryptophan hydroxylase (TPH). Thus, the neuroprotective and ameliorating effects on anxiety/depression-like behaviors resulting from the RPFE formula ingestion were possibly related to serotonergic activation, which might be mediated via anti-inflammatory and anti-oxidant actions.

该文章《A red pomegranate fruit extract-based formula ameliorates anxiety/depression-like behaviors via enhancing serotonin (5-HT) synthesis in C57BL/6 male mice》发表于Food Science and Human Wellness 2021年第3期289-296页。点击下方阅读原文即可查看摘要原文。

翻译：梁安琪；编辑：袁艺；责编：张睿梅

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