D-甘露糖和ACSS2酶:通过BDNF和TPH2快速治疗抑郁症
要点
ACSS2调控BDNF水平和突触可塑性 ACSS2激活TPH2转录,提高5-羟色胺水平,延长抗抑郁效果 D-甘露糖诱导ACSS2,并在小鼠中表现出快速和持久的抗抑郁作用 ACSS2是治疗重度抑郁症的一个有希望的新靶点
研究结果表明,ACSS2是连接细胞代谢与神经元可塑性和与抑郁症相关的神经递质调节的关键节点。与目前的选择相比,开发增强ACSS2活性的治疗方法可能会提供更快、更持久的抗抑郁效果。
ACSS2调节突触可塑性和BDNF水平
BDNF是一种生长因子,在调节突触可塑性、神经发生和神经元健康方面发挥重要作用。许多研究都将BDNF水平降低与重度抑郁症联系起来。氯胺酮的快速抗抑郁作用被认为是通过增加BDNF而起作用的。
在这项研究中,研究人员发现,当ACSS2不足或缺失时,小鼠海马BDNF水平降低。这与突触棘密度和可塑性的损伤以及抑郁行为相对应。
他们发现,ACSS2抑制真核延伸因子2 (eEF2)的磷酸化,eEF2是BDNF的关键调节因子。正常情况下,eEF2磷酸化抑制BDNF的转化。因此,ACSS2减轻了这种抑制,有利于BDNF蛋白的合成。
与这一发现一致,D-甘露糖的急性治疗可降低小鼠eEF2的磷酸化,并迅速升高BDNF。这表明,ACSS2诱导可以急剧提高BDNF水平,从而潜在地改善抑郁症中突触的可塑性和功能。
ACSS2激活TPH2转录以增加5-羟色胺
除了BDNF,神经递质5 -羟色胺也是众所周知的调节情绪和抑郁的物质。TPH2控制大脑中5-羟色胺的合成。研究人员发现ACSS2通过一种新的表观遗传机制激活TPH2基因的转录。
当细胞AMPK被激活时,ACSS2被磷酸化并可以转运到细胞核中。ACSS2产生乙酰辅酶A,使TPH2基因启动子区域的组蛋白乙酰化。这会打开染色质结构,激活TPH2基因转录,从而提高5-羟色胺水平。
为了支持这一途径,敲除小鼠ACSS2,发现海马中TPH2表达和5-羟色胺水平显著降低。小鼠慢性口服D-甘露糖,通过ACSS2诱导逆转了慢性应激引起的TPH2和5-羟色胺下降。
因此,ACSS2整合细胞代谢信号,快速促进BDNF的转化,并参与表观遗传机制,延长5-羟色胺合成,以获得持续的抗抑郁效果。
D-甘露糖在小鼠中显示出有效的抗抑郁作用
为了证明靶向ACSS2治疗抑郁症的前景,研究人员筛选了几种小分子糖,以确定它们诱导ACSS2表达的能力。他们发现天然六碳糖D-甘露糖是一种高效的ACSS2诱导剂,能够通过激活ACSS2途径在小鼠中快速持续地产生抗抑郁行为反应。
值得注意的是,单次口服D-甘露糖可以在3小时内迅速减少小鼠的抑郁行为。 这种快速效果持续长达12小时,与海马ACSS2、BDNF和TPH2水平升高以及5-羟色胺增加相对应。 在暴露于慢性应激诱导抑郁症状的小鼠中,急性D-甘露糖治疗完全逆转了抑郁行为。 长期口服D-甘露糖(在饮用水中添加10%),也在不同的抑郁症小鼠模型中产生了有效的抗抑郁作用,包括逆转慢性应激诱导的分子和行为改变。 抗抑郁效果取决于D-甘露糖对ACSS2和TPH2的诱导作用。D-甘露糖似乎通过钙信号和AMPK通路刺激激活ACSS2。
总的来说,这些发现使D-甘露糖成为一种令人兴奋的潜在治疗药物,通过靶向ACSS2信号,具有安全、快速和持续的抗抑郁作用。
ACSS2是一种新型抗抑郁药物靶点
重度抑郁症仍然是全球主要的健康问题,迫切需要更好的治疗方案。现有的抗抑郁药会延迟几周到几个月才起作用,对许多患者无效。
目前的研究结果表明,代谢调节酶ACSS2具有独特的优势,可以快速提高BDNF水平,并通过表观遗传TPH2激活延长5-羟色胺合成。使用D-甘露糖增强ACSS2诱导,可能利用这些协同机制来获得速效和持续的抗抑郁益处。
虽然需要更多的研究,但ACSS2代表了一种有希望的治疗重度抑郁症的新药物靶点,比目前的抗抑郁药物有优势。刺激ACSS2活性的治疗方法,包括优化的D-甘露糖配方,可以快速缓解抑郁症状,同时持续改善情绪,提高患者预后。
进一步的工作应该评估调节ACSS2在人类脑细胞和组织中的作用。此外,临床试验对于评估D-甘露糖或其他ACSS2增强化合物的抗抑郁疗效和安全性也很重要。
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Chen N, Zhao M,et al. D-mannose is a rapid inducer of ACSS2 to trigger rapid and long-lasting antidepressant responses through augmenting BDNF and TPH2 levels. Transl Psychiatry. 2023 Nov 1;13(1):338.
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