由肠道产生的IL-17A通过STAT3/RORγt信号通路在睡眠障碍引起的抑郁中起关键作用:蛇床子素B疗法的靶向治疗效果

时间:2026年3月30日
来源:Phytomedicine

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睡眠剥夺通过激活肠源性IL-17A-STAT3/RORγt信号通路引发神经炎症和抑郁表型,七叶树内酯B通过抑制STAT3磷酸化和RORγt表达调控MAPK1/GSK3β节点,有效恢复肠-脑-免疫轴平衡,为天然免疫调节剂治疗昼夜节律紊乱相关 mood disorders提供新策略。

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徐洪丹|曲侃侃|张忠强|王燕|赵红梅|傅金蕾|刘佳璐|张月春|薛澳|宋慧珠|张宁
中国江苏省无锡市无锡高等卫生职业技术学院药学院

摘要

背景

昼夜节律紊乱和慢性睡眠剥夺越来越被认为是导致抑郁症的关键因素,这主要通过肠道-大脑轴的失调和神经炎症激活来实现。IL-17A是一种主要由肠道Th17细胞产生的促炎细胞因子,它已成为连接肠道免疫失衡与中枢神经系统功能障碍的关键介质。

目的

本研究旨在阐明睡眠剥夺诱导的抑郁症背后的肠道来源的IL-17A–STAT3/RORγt信号通路机制,并确定五味子中的木脂素B(Schisandrin B)是否可以通过恢复肠道-大脑轴的平衡来缓解抑郁症状。

方法

本研究结合了血浆细胞因子和代谢物的临床分析以及睡眠剥夺诱导的抑郁症小鼠模型。采用了行为测试、静息态fMRI、肠道微生物群16S rDNA测序、Western blotting、ELISA和分子对接等网络药理学方法,全面探讨了神经免疫、微生物和神经功能的变化。

结果

患有昼夜节律障碍相关抑郁症的患者表现出IL-17A和系统性炎症细胞因子水平升高,同时伴有代谢紊乱。睡眠剥夺的小鼠表现出抑郁样行为、肠道屏障功能障碍、Th17/IL-17A通路激活以及情绪调节脑区的RS-fMRI活动异常。木脂素B治疗显著逆转了这些变化——恢复了肠道微生物平衡,增强了屏障完整性,抑制了IL-17A驱动的炎症,并使神经功能正常化。从机制上讲,木脂素B抑制了STAT3的磷酸化和RORγt的表达,同时针对MAPK1和GSK3β作为关键调控节点。

结论

本研究确定了肠道来源的IL-17A–STAT3/RORγt信号通路是睡眠剥夺与神经炎症之间的关键桥梁,为昼夜节律相关抑郁症的免疫学基础提供了直接证据。通过整合多组学和神经影像学验证,我们首次证明了木脂素B通过协调调节肠道-大脑-免疫网络而具有抗抑郁作用。这些发现突显了木脂素B作为治疗与昼夜节律紊乱相关的情绪障碍的有希望的天然免疫调节候选物。

引言

昼夜节律的紊乱在现代社会中日益受到关注,这主要是由于工作时间延长、生活方式不规律以及普遍接触电子屏幕所致。越来越多的证据表明,慢性睡眠不足会引发全身性神经炎症反应,并显著增加患抑郁症的风险(Banks等人,2024年;Terao等人,2022年)。昼夜节律的紊乱不仅作为抑郁症的诱因,还通过影响神经免疫调节在其发展中起持续作用(Cheng等人,2024年;Cheng & Olié,2012年)。睡眠剥夺会增强免疫细胞的激活,导致促炎细胞因子的过度分泌,从而扰乱神经元稳态和神经递质平衡,引发抑郁样行为(Milrad等人,2017年;Manchanda等人,2018年)。这些发现共同表明,针对炎症信号通路可能是治疗与昼夜节律紊乱相关的情绪障碍的有希望的治疗途径。
在涉及的免疫通路中,主要由肠道黏膜内的Th17细胞产生的IL-17最近受到了特别关注。Th17细胞的分化受到转录因子RORγt及其上游调节因子STAT3的严格调控(Sun等人,2019年;Tanaka等人,2014年;Yu等人,2013年)。在稳态条件下,肠道微生物群维持Th17细胞和调节性Treg细胞之间的平衡,从而将IL-17的表达控制在生理范围内。然而,微生物群失衡会通过促进STAT3的磷酸化和RORγt的激活来破坏这种免疫平衡,导致Th17细胞过度活跃和IL-17A的过度释放(Poholek等人,2020年;Ikegami等人,2019年)。升高的IL-17A会引发肠道炎症,破坏血脑屏障(BBB),并激活以小胶质细胞刺激和TNF-α、IL-6等细胞因子上调为特征的神经炎症级联反应,最终损害突触可塑性并引发抑郁症状(Ni等人,2018年)。此外,MAPK1增强RORγt的转录和STAT3的磷酸化,而GSK3β稳定β-连环蛋白并放大IL-6/IL-23介导的STAT3信号通路,共同维持Th17依赖的炎症反应(Yamazaki等人,2017年;Xu等人,2022年;Kayama等人,2019年;Punkenburg等人,2016年)。因此,失调的IL-17信号通路成为连接肠道微生物失衡与中枢神经系统功能障碍的关键神经免疫轴。
肠道微生物群在维持宿主代谢、免疫稳态和肠道-大脑轴上的神经化学信号传导中起着重要作用(Yu等人,2022年)。稳定的昼夜节律有助于维持微生物多样性,而睡眠或节律紊乱会重塑微生物群落并破坏肠道屏障的完整性。由此导致的微生物产物和炎症介质进入系统循环会引发持续的低度炎症(Deaver等人,2018年;Wankhede等人,2025年;Thaiss等人,2014年)。循环中的细胞因子如IL-6和TNF-α会进一步增加血脑屏障的通透性并启动神经炎症级联反应(Gryka等人,2024年;Aslam等人,2012年;Kempuraj等人,2017年)。同时,炎症信号可以通过迷走神经传入纤维到达大脑,改变包括前额叶皮层和海马体在内的情绪相关区域的神经元兴奋性(Hodes等人,2015年)。在这个免疫-神经框架中,IL-17是一个关键效应因子,它将肠道免疫失衡与中枢炎症联系起来。在生理条件下,IL-17有助于黏膜防御(Kumar等人,2016年)。然而,在微生物群失衡期间,过量的IL-17产生会增强Th17细胞的活性,持续全身性炎症,并破坏血脑屏障的完整性,从而促进神经免疫激活(Marié等人,2021年)。
针对与昼夜节律紊乱相关的抑郁症的药物治疗仍然有限。传统的抗抑郁药和催眠药只能提供短暂的缓解,但常常伴有认知障碍、胃肠道不适和药物依赖等副作用(Lee,2019年;Lam,2008年;He等人,2022年)。这些局限性促使人们关注具有调节神经免疫信号和恢复肠道-大脑轴平衡能力的天然化合物。
木脂素B是从五味子(Schisandra chinensis)中提取的一种二苯并环辛二烯木脂素,具有广泛的药理活性和优异的安全性。传统上,五味子在东亚医学中被用作一种适应原和恢复草药,用于缓解疲劳、改善睡眠和稳定情绪——这些效果与现代管理压力和节律相关情绪障碍的概念一致(Xia等人,2016年;Liao等人,2018年)。实验研究表明,木脂素B具有强大的抗炎作用(Zhu等人,2023年)并有益地调节肠道微生物组成(Song等人,2021年),表明其在由微生物群-免疫-大脑失调引起的疾病中具有潜在的用途。通过下调TNF-α和IL-6等促炎细胞因子,木脂素B可以缓解全身性和神经炎症相关的抑郁行为(Ji等人,2019年)。然而,木脂素B是否可以通过调节肠道-大脑轴来对抗与昼夜节律紊乱相关的情绪障碍尚不清楚。因此,我们假设木脂素B通过抑制STAT3的磷酸化和RORγt的表达来减轻睡眠剥夺引起的抑郁样行为,从而减少IL-17A的产生和神经炎症。本研究旨在阐明睡眠剥夺诱导的抑郁症背后的IL-17介导的肠道-大脑机制,并为开发天然免疫调节抗抑郁药提供理论基础。

人类受试者和血浆分析

本研究获得了无锡市心理健康中心伦理委员会的批准(WXMHCIRB2024LLky008),所有参与者均签署了书面知情同意书。2024年3月至6月期间,从无锡市心理健康中心的门诊部招募了29名患者(17名女性,12名男性;平均年龄35 ± 10岁),诊断为重度抑郁症和昼夜节律睡眠障碍,以及29名年龄和性别匹配的健康对照组。

数据分析

数据以平均值±标准误差(SEM)表示。使用Shapiro–Wilk或Kolmogorov–Smirnov检验评估数据的正态性。对于正态分布的数据,使用Student’s t检验(两组)或带Tukey事后检验的单因素方差分析(one-way ANOVA)进行组间比较。对于非正态分布的数据,根据情况使用Mann–Whitney U检验或Kruskal–Wallis检验。使用Levene检验测试方差齐性,必要时应用Welch校正或Brown–Forsythe和Games–Howell方法。

与睡眠节律障碍相关的抑郁症患者血浆细胞因子谱的显著变化

为了表征昼夜节律紊乱下抑郁症相关的系统性炎症变化,使用多重Luminex检测分析了13种炎症介质的血浆细胞因子谱。与健康对照组相比,患者的IL-17A、TNF-α、IL-1β、IL-6、IFN-γ和IL-13水平显著升高,而抗炎细胞因子IL-10显著降低(P < 0.05)(图1A)。基于这些数据进行了无监督层次聚类。

讨论

长期以来,昼夜节律紊乱被认为是抑郁症的诱发因素和持续因素。流行病学数据表明,睡眠不足或不规律会增加情绪失调和系统性炎症的易感性(Dong等人,2022年)。与这些观察结果一致,我们的实验模型证实,长期睡眠剥夺会在小鼠中引发强烈的抑郁样行为和系统性炎症激活。

结论

本研究系统地阐明了睡眠剥夺如何破坏肠道微生物群稳态,激活STAT3-RORγt信号通路,并驱动IL-17A的过度分泌,从而通过肠道-大脑轴引发神经炎症和抑郁行为(图12)。研究表明,睡眠剥夺会导致特定细菌属的富集,诱导Th17细胞分化和IL-17A的释放。

伦理批准和参与同意

患者血液样本的分析获得了无锡市心理健康中心医学伦理委员会的批准(批准号WXMHCIRB2024LLky008)。在样本收集和分析之前,所有参与者均签署了书面知情同意书,并被告知匿名数据可用于发表。所有动物实验均获得了黑龙江中医药大学动物伦理委员会的批准(批准号2023050401)。

数据和材料的可用性

支持本研究发现的原始测序数据已存放在NCBI序列读取存档(SRA)中,访问号为PRJNA1260074(网址:https://www.ncbi.nlm.nih.gov /sra/PRJNA1260074)。

未引用的参考文献

Läge等人,2012年;Zheng和Luo,2025年;Chen等人,2018年

CRediT作者贡献声明

徐洪丹:资金获取、正式分析、数据管理、概念化。曲侃侃:软件、资源、项目管理。张忠强:监督、软件、资源、项目管理。王燕:撰写——初稿、软件、概念化。赵红梅:正式分析、数据管理。傅金蕾:方法学、研究。刘佳璐:监督、软件、资源。张月春:软件、资源、研究、数据管理。薛澳:验证

利益冲突声明

所有作者声明没有利益冲突。没有制药公司或外部组织为这项工作提供财务支持或研究药物。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金(普通项目,82474101;82174007)和无锡市卫生健康委员会的中青年人才支持计划(BJ2023094)的支持。

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