小薇来啦！公主王子们请看这篇文章！还记得小薇之前分享过压力导致肠道炎症以及胃功能障碍的两篇高分文章嘛？应激感知与肠道炎症有关，还可能对胃功能造成负面影响。这些研究都证明精神健康问题对消化系统影响颇深。炎症性肠病患者通常伴有焦虑和抑郁，且炎症性肠病的不良临床结果与焦虑抑郁有关。因此寻找精神健康问题与炎症性肠病之间的关系是必要的。今天，小薇带来的内容是针对抑郁症和炎症性肠病共病机制的研究。这篇文章中，作者通过体内、体外实验，详细剖析代谢酶与细胞因子、炎症、神经行为障碍的相互关系。作者将经典通路与国自然热点相结合，探索共病的相关机制。整体实验方法简单，但是思路完整、条理清晰，层层推进式的研究和逻辑值得我们学习。接下来，让小薇带你一起探索这篇文章研究内容及思路吧！（ps有问题找小薇，关注小薇，科研热点、国际前沿or创新型思路，想看啥call下小薇，咱就是说安排！）
文献详情：
题目：抑制STAT介导的细胞因子对化学诱导的结肠炎的反应可预防炎症相关的神经行为障碍
杂志：Brain, behavior, and immunity.
影响因子：IF=15.1
发表时间：2023年8月
研究背景
外周免疫激活的炎症与包括抑郁和焦虑在内的精神疾病相关。外周促炎细胞因子与抑郁症的发病机制有关。而炎症性肠病（IBD）患者的抑郁和焦虑症患病率较高。随着这种密切相关的共病证据不断出现，寻找炎症性疾病治疗方法以限制抑郁症的易感性是很必要的。研究发现，细胞因子谱与结肠炎的临床和组织学参数相关。犬尿氨酸通路与抑郁症易感性相关。考虑到炎症、犬尿氨酸代谢和神经精神障碍之间的相互作用，作者进行以下研究。
研究思路
在本篇文章中，作者首先建立了体外模型，发现680C91（TDO抑制剂）可抑制LPS处理的Raw 264.7细胞中促炎细胞因子mRNA的表达。接下来，作者检查了680C91对pro-IL-1β蛋白的表达的影响，并发现其与STAT信号分子的激活相关。为了研究TDO是否参与了680C91的抗炎作用，在有或没有680C91存在的情况下，作者使用LPS刺激野生型和TDO KO小鼠制备的腹腔巨噬细胞。接着，通过体内实验，作者使用葡聚糖硫酸钠（DSS）模型发现680C91减轻DSS诱导的结肠炎急性期和缓解期的炎症反应。进一步，作者发现DSS诱导的结肠炎在恢复期引起神经行为损伤，而680C91治疗后逆转这种损伤。此外，作者通过体内微透析分析仪测定了NAc中多巴胺对滥用药物、可卡因和自然奖励刺激、美味食物或雌性小鼠的细胞外水平，发现DSS诱导的结肠炎减弱了多巴胺反应，而680C91可逆转这一损伤。
主要结果
1.680C91（TDO抑制剂）可抑制LPS处理的Raw 264.7细胞中促炎细胞因子mRNA的表达
为了更好地理解炎症和犬尿氨酸代谢之间的联系，作者评估了TDO抑制剂处理巨噬细胞样Raw 264.7细胞对LPS诱导的细胞因子基因表达的影响（图1A）。680C91可抑制LPS诱导的IL-1β和IL-6mRNA的表达（图1B，C），但不抑制TNF-αmRNA（图1D）。Raw 264.7细胞中TDO mRNA的表达低于PCR检测的极限（图1H），这表明680C91能够通过TDO独立的机制抑制LPS诱导的促炎细胞因子的表达。
2.680C91下调了LPS处理的Raw 264.7细胞中前IL-1β蛋白的表达和LPS信号通路的表达
接下来，作者检查了680C91对pro-IL-1β蛋白的表达的影响。用LPS处理Raw 264.7细胞显著提高了前IL-1β的蛋白水平（图2A），STAT1在Tyr701位点的磷酸化（图2B）和STAT3在Tyr705位点的磷酸化（图2C）。LPS诱导的pro-IL-1β和p-p-STAT1的增加被680C91所抑制（图2A，B）。此外，680C91也表现出抑制LPS诱导的p-STAT3蛋白增加的趋势（图2C）。680C91对LPS诱导的其他炎症相关基因的表达没有明显的影响。这些结果证实了680C91抑制了IL-1β的表达和LPS信号分子的激活。
3.680C91抑制野生型和TDO敲除小鼠腹腔巨噬细胞中LPS诱导的促炎细胞因子mRNA的表达
为了研究TDO是否参与了680C91的抗炎作用，在有或没有680C91存在的情况下，用LPS刺激野生型和TDO KO小鼠制备的腹腔巨噬细胞（图3A）。LPS刺激腹腔巨噬细胞可诱导野生型和TDO KO小鼠中IL-1β、IL-6和TNF-α mRNA的表达（图3B-D）。在野生型和TDO KO小鼠中，680C91剂量依赖性地抑制了LPS诱导的IL-1β和IL-6mRNA的表达（图3B，C）。在野生型和TDO KO小鼠中，在最高浓度（50µM）时，TNF-α mRNA的表达均有所增加（图3D）。同时作者检测了腹腔巨噬细胞中TDO mRNA的表达，发现野生型小鼠腹腔巨噬细胞中TDO mRNA的表达水平极低或低于PCR检测的限度（图3E）。
4.680C91减轻DSS诱导的结肠炎急性期的炎症反应
考虑到人类肠道炎症和情绪障碍之间的联系，作者假设680C91的抗炎作用可以用于解除肠脑共病。作者在DSS诱导结肠炎急性期检测出680C91的体内抗炎作用（图4A-C）。与在培养细胞中观察到的效果相似，给药680C91也抑制了DSS诱导的促炎细胞因子mRNA的增加（图4D-F）。680C91抑制了DSS诱导的前IL-1β和STAT1和STAT3磷酸化的增加（图4G-4 K）。这些结果表明，在DSS诱导的结肠炎急性期，680C91可减轻小鼠的结肠炎症和细胞因子的炎症反应和STA1/STAT3信号通路。此外作者在野生型和TDO KO小鼠的DSS诱导结肠炎急性期检测680C91的作用，发现680C91在体内通过TDO独立机制抑制DSS诱导结肠炎的炎症反应。
5.DSS诱导的结肠炎在恢复期的炎症反应
在最后一次给予DSS后恢复21天，作者观察到第30天，DSS组结肠组织中IL-1β和IL-6 mRNA水平仍增加，但增加远小于急性期（图5D，E）。680C91抑制了DSS诱导的IL- 1β和IL-6mrna的增加。除DSS组p-STAT3略有增加外，DSS和/或680C91对第30天的pro-IL-1β蛋白水平（图5F）、STAT1（图5G）和STAT3（图5H）的磷酸化均无明显影响。这些结果表明，在DSS诱导的结肠炎的恢复期，炎症反应基本消退，而680C91抑制了促炎细胞因子。
6.680C91对DSS诱导结肠炎恢复期抗焦虑抑郁样行为的影响
接着作者研究了680C91对DSS诱导的结肠炎急性期（第8天和第9天）的焦虑抑郁样行为的影响。经DSS处理的小鼠表现出行为障碍。680C91抑制了DSS诱导的焦虑行为。此外，经DSS处理的小鼠表现出整体运动活动下降，这可能是在DSS诱导的结肠炎的急性期产生的一种疾病行为。为了避免DSS诱导的结肠炎的急性炎症对行为的影响，在最后一次使用DSS后恢复时间21天（第29天和第30天）后进行了行为测试。尽管有这种延迟，DSS治疗诱导焦虑行为仍持续。680C91抑制了DSS处理小鼠的焦虑样行为。作者还注意到，单独使用680C91处理的小鼠在EPM中表现出轻度的焦虑样行为（图6），可能是由于色氨酸代谢的改变。这些结果表明，DSS诱导的结肠炎在恢复期引起神经行为损伤，此时炎症反应基本消退，680C91治疗后逆转这种损伤。
7.在DSS诱导结肠炎恢复期，伏核（NAc）对奖赏刺激的反应
免疫激活和促炎细胞因子的释放可以优先影响多巴胺奖赏回路，导致动机降低和运动迟缓。因此，作者研究了多巴胺的神经传递在DSS和680C91处理的小鼠中的表现。为此，通过体内微透析分析仪测定了NAc中多巴胺对滥用药物、可卡因和自然奖励刺激、美味食物或雌性小鼠的细胞外水平。发现DSS诱导的结肠炎减弱了NAc中对可卡因和自然奖励刺激的多巴胺反应，而680C91逆转了减弱的多巴胺反应（图7）。多巴胺反应的恢复可能与680C91改善焦虑抑郁样行为有关。
文章小结
该研究发现680C91是一种新型的治疗药物，通过STAT介导但TDO独立的机制抑制急性肠道炎症反应，并有能力防止DSS诱导结肠炎中焦虑抑郁样行为的发展。该文章整体逻辑清晰、环环相扣！想研究共病机制，寻找炎症、神经行为和代谢之间的关系，不妨多多学习这篇文章的研究思路！感兴趣的小伙伴们快来看看吧！想复现这种思路或者定制更多创新性思路欢迎直接扫码call小薇吧~