白藜芦醇治疗肠易激综合征机制及新靶点的确认

Irritable bowel syndrome (IBS) is a common functional gut disorder associated with depression, anxiety, and intestinal dysfunction. As an important neurotransmitter of brain-gut axis, 5-hydroxytryptamine(5-HT) plays a key role in IBS. However, the mechanism needs further investigation. Our previous study suggested that resveratrol, a natural polyphenolic compound produced antidepressant- and anxiety-like behaviors, which are related to 5-HT increasing. Will resveratrol be effective for IBS? We use the chronic-acute combining stressed IBS model established by Qian’s team, which can mimic IBS status well. We determine 5-HT neurotransporters and its downstream cyclic adenosine monophosphate (cAMP) related signal cascade, such as the cAMP -PKA-AQP and cAMP-PKA-p-CREB-BDNF pathways, as well as the neuroplasticity both in brain and gut. The effect and mechanism of resveratrol on IBS is also observed and analyzed. Phosphodiesterase 4, particularly PDE4D4/5 is a key enzyme to hydrolyze cAMP that regulates cAMP level directly and affects its related neuronal transcription factors and neurotropic factors expression. Gene silencing technology is applied to inhibit PDE4D4/5 activity in order to determine whether PDE4D4/5 is a new target for resveratrol in treating IBS. Successfully completion of this study will pave the way for discovery for the novel dual regulator of 5-HT and PDE4D4/5 activity with high efficiency and natural resource for the treatment of IBS.

肠易激综合征（IBS）是常见的功能性疾病，多伴有抑郁/焦虑及肠道功能改变，脑肠轴神经递质五羟色胺（5-HT）在其发病中起重要作用，但具体机制仍未明确。天然药物白藜芦醇能提高脑内5-HT水平并改善抑郁/焦虑样行为，其是否对IBS也有效？本课题采用慢急性联合应激大鼠IBS模型，通过对5-HT及受体后第二信使环磷酸腺苷-蛋白激酶-水通道蛋白（cAMP -PKA-AQP） 以及cAMP反应元件结合蛋白-脑源性神经营养因子（cAMP-PKA-p-CREB-BDNF）两条通路的检测，及脑、肠神经可塑性的观察，以阐明IBS发病机制，并探讨白藜芦醇疗效。磷酸二酯酶4（PDE4）能水解cAMP从而影响下游信号级联放大效应，其亚亚基PDE4D4/5与抑郁/焦虑密切相关。本课题通过基因沉默技术抑制PDE4D4/5，确定其可能为治疗新靶点，为研发针对5-HT和PDE4D4/5双靶点的高效、绿色的新型药物提供依据。

肠易激综合征（IBS）是常见的功能性疾病，多伴有抑郁、焦虑等精神症状及肠功能紊乱，现代研究表明其病理生理过程可能与脑肠互动紊乱有关，严重危害人类健康。现认为脑-肠互动异常可能是IBS重要的病理生理基础。白藜芦醇是一种从虎杖等植物中提取的多酚类物质，通过BDNF、FDEs等多个靶分子发挥抗炎、抗氧化、抗肿瘤的多种生物学作用，并在动物实验中表现出抗焦虑、抗抑郁作用。本研究通过建立慢急性联合应激动物模型，观察白藜芦醇对IBS模型动物的焦虑样、抑郁样行为，肠道功能紊乱等影响。以小鼠为研究对象，研究白藜芦醇是否通过抑制磷酸二酯酶4（PDE4），尤其是磷酸二酯酶4A(PDE4A) 来调节PDE4A-CREB-BDNF信号通路，从而发挥对IBS的作用，同时检测了海马神经元可塑性及肠道黏膜屏障完整性，从组织学的角度探讨白藜芦醇对IBS的作用。以大鼠为研究对象研究白藜芦醇对IBS的作用是否与5-HT受体及其后的信号转导通路有关。建立慢急性联合应激大、小鼠模型，发现两者均能较好的模拟肠易激综合征的肠道症状和焦虑、抑郁样行为。主要研究结果如下：①白藜芦醇能够改善CACS模型动物的焦虑、抑郁样行为，同时改善肠道动力紊乱和内脏神经高敏感性。②白藜芦醇具有改善海马神经元可塑性的作用，能够改善CACS诱导的小鼠情感相关脑区的神经元形态改变，且对CACS诱导的小鼠IBS模型的肠道黏膜屏障结构损伤具保护作用。③白藜芦醇能够使CACS诱导的海马，回、结肠中PDE4A和CREB-BDNF信号传导通路的异常表达正常化。④白藜芦醇对IBS的改善作用涉及5-HT/PKA-CREB-BDNF信号通路；5-HT1A受体参与白藜芦醇对IBS样综合征的治疗作用。从脑肠互动角度确认了白藜芦醇对IBS精神症状和躯体症状的双重治疗作用，初步阐明了白藜芦醇治疗IBS的分子机制，即通过作用于脑-肠轴的 PDE4D 蛋白和5-HT1A受体，使IBS小鼠海马和回、结肠中PDE4A、和PKA、p-CREB、BDNF表达水平趋于正常化，阻断神经系统和消化系统恶性正反馈，有效改善肠易激综合征的抑郁、焦虑样症状，同时改善胃肠功能紊乱及痛敏增加，为临床研发新型、有效，以改善脑肠靶点的抗IBS新药提供新靶标。