济宁医学院 大学生创新创业训练计划管理系统

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丹酚酸 A 在治疗 DSS 诱导的小鼠 UC 模型及其伴发的抑郁样行为中的作用

申报人：陈泽昂 申报日期：2025-03-28

基本情况

2025创新项目
丹酚酸 A 在治疗 DSS 诱导的小鼠 UC 模型及其伴发的抑郁样行为中的作用 学生申报
创新训练项目
医学
药学类
学生来源于教师科研项目选题
二年期
溃疡性结肠炎（UC）是一种慢性炎症肠病，其临床表现主要为反复的腹泻、腹痛及血便。近年研究表明，UC不仅损害消化系统，还可诱发抑郁、焦虑等神经系统异常。基于这种肠-脑互作的临床特征，开发兼具肠道抗炎与神经保护双重效应的新型药物已成为当前研究热点。 前期研究表明，VPS34是自噬体形成的核心激酶，在肠炎中，VPS34介导的自噬可清除受损细胞器及病原体维持肠道稳态，此外，可通过抑制NLRP3炎性体激活减轻神经炎症。基于此，本课题以VPS34为靶点，通过高效液质联用和计算机辅助药物设计技术，筛选出丹酚酸A作为靶向VPS34的潜在天然小分子化合物。 实验思路与方法:首先通过体外细胞模型验证其抗炎活性，随后建立DSS诱导的UC模型进行体内验证。采用ELISA分析外周血、结肠及海马体等部位的炎症因子水平；通过WB检测结肠与海马体中VPS34及炎症相关通路的表达变化，系统阐明丹酚酸A对肠炎及其伴发抑郁样行为的分子调控机制。同时整合16S rRNA测序与非靶向代谢组学技术，从微生物-肠脑轴调控角度深入探讨该化合物对肠脑双向通讯网络的干预作用。为开发UC及伴发神经系统异常的多靶点治疗策略提供理论依据。
1. 参与“建行杯”第十届山东省大学生科技创新大赛，获得校级二等奖 1 项。
2. 参与第十四届“挑战杯”大学生创业计划竞赛，获得院级三等奖1 项。
3. 参与第八届大学生基础医学创新实验大赛，获得校级三等奖 1项。
4. 2024 年大学生创新训练计划项目获校级重点项目立项。  
1.主持国家自然科学基金青年项目 1 项。
2.主持省基金青年项目1项。
3. 主持厅级课题 1 项。
4. 主持校级课题 5 项。
5. 指导国家级大学生创新训练计划项目 2 项。
6. 指导省级大学生创新训练计划项目 2 项。
老师在前期合理的进行了小组的项目分工，为实验提供了新颖的思路，做出了合理的安排，并督促我们完成相关的任务，使得本项目具有可行性和指导性。 
校级

项目成员

序号 学生 所属学院 专业 年级 项目中的分工 成员类型
陈泽昂 临床医学院（附属医院） 临床医学(本科) 2023 机制研究
王辛鑫 临床医学院（附属医院） 临床医学(本科) 2023 文献检索
舒雪怡 临床医学院（附属医院） 临床医学(本科) 2024 机制研究
董明锦 临床医学院（附属医院） 临床医学(本科) 2024 数据处理
俞欣彤 临床医学院（附属医院） 临床医学(本科) 2024 药效研究
王美淇 临床医学院（附属医院） 临床医学(本科) 2024 文献撰写

指导教师

序号 教师姓名 所属学院 是否企业导师 教师类型
姚静 基础医学院 否

立项依据

1.通过体外细胞实验验证丹酚酸 A 对神经炎症的治疗效果。
2.通过体内实验研究丹酚酸 A 对 DSS 诱导的 UC 伴发的抑郁样行为的作用机制。
3.通过 16SrRNA 测序与代谢组学分析，从肠道菌群影响脑肠轴的角度来研究丹酚酸 A 的治疗效果与机制。
1.药物筛选
通过分子对接以及高效液质联用技术，筛选分析丹酚酸 A 对 UC 的可能作用机制，为我们的实验提供前期基础。
2.丹酚酸 A 对的作用效果
通过体外培养小胶质细胞，用 LPS 诱导炎症模型，给予小分子丹酚酸 A 体外给药，利用 ELIASA试剂盒检测 IL-1β、IL-6、TNF-α的表达水平，验证丹酚酸 A 对神经炎症的改善效果。
3.丹酚酸 A 对 DSS 诱导的 UC 伴发的抑郁样行为的治疗效果与机制
①用 4%的 DSS 建立 C57 小鼠肠炎模型，设立对照组、模型组、丹酚酸 A 低剂量组（4mg/kg）和高剂量组（8mg/kg），连续灌胃干预 14 天，每天记录小鼠的精神状态、体重变化以及粪便性状与隐血。
②通过进行行为学测试（强迫游泳、悬尾实验、旷场实验）和大脑 HE 染色观察小鼠的抑郁指标。
③通过 ELISA 对外周血中炎症因子水平（IL-1β、IL-6、TNF-α）进行检测，并结合 WB 实验对小鼠结肠和海马体组织中线粒体损伤的标志蛋白（4-HNE、8-OHdG）以及 NLRP3 炎性小体的检测来研究丹酚酸 A 的作用机制。
4.丹酚酸 A 通过改变肠道菌群的丰度影响脑肠轴从而改善抑郁样行为
①对小鼠粪便进行 16SrRNA 测序，比较四组动物中肠道菌群丰度与数量的变化。
②利用代谢组学分析肠道菌群分泌的短链脂肪酸（SCFAs）、γ-氨基丁酸（γ-aminobutyricacid）含量以及利用高效液相色谱法分析中枢神经递质五羟色胺（5-HT）的表达，从脑肠轴的方向来阐明丹酚酸 A 在肠炎伴发的抑郁样行为的作用机制。
      溃疡性结肠炎（Ulcerative Colitis, UC）是一种慢性炎症性肠病，其核心病理表现为结肠黏膜连续性炎性浸润及隐窝结构破坏，临床以血性腹泻、腹痛及里急后重为典型三联征。流行病学数据显
示，UC 的疾病负担呈现显著地域异质性，高收入国家发病率趋于稳定，而发展中国家近十年发病率增幅达 37%。其发病机制可能与黏膜屏障异常、免疫调节失调、遗传因素以及肠道微生物菌群失调有关[1]。临床上一般使用 5-氨基水杨酸（5-ASA）作为一线治疗药物[2]。此外，有研究表明，UC患者抑郁发生率显著高于普通人群，且精神症状严重程度与肠道炎症活动度呈正相关。一般认为，
肠炎伴发抑郁的机制可能与 DNA 损伤修复缺陷和线粒体稳态失衡有关。研究发现，UC 患者体内过度的氧化应激和炎症环境可能导致 DNA 损伤积累，而 DNA 修复机制缺陷（如碱基切除修复相关基因多态性）会进一步加剧这种损伤。未修复的 DNA 损伤可能通过影响神经元功能引发抑郁症状。而线粒体失衡会导致 mtDNA 通过 mPTP 通道释放至胞质，激活 cGAS-STING 通路。该通路引发的 I型干扰素反应不仅加剧肠道炎症，还可能通过影响海马神经发生导致抑郁样行为[3]。在慢性炎症状态下，小胶质细胞异常活化并通过分泌 miR-146a-5p 等物质抑制神经干细胞增殖。这种神经发生受损与下丘脑-海马神经调控异常共同导致焦虑和抑郁行为。最后，肠道菌群失调和黏膜屏障破坏使促炎因子进入血液循环，穿透血脑屏障后引起中枢神经系统炎症反应，直接影响情绪调节相关脑区功能[4, 5]。基于此，我们想通过寻找一种更安全的药物，旨在治疗 UC 的同时，对其伴发的抑郁也有一定的积极作用。
      丹酚酸 A（Salvianolic acid A, SAA）是从丹参（Salvia miltiorrhiza）中提取的具有抗炎、神经保护作用的水溶性酚酸类化合物。它可以通过通过抑制炎症通路（如 Toll 样受体信号通路）显著降低炎症因子 IL-1β、IL-6 和 TNF-α的表达[6]，并且它可以通过选择性抑制 m6A 阅读蛋白 YTHDF1，阻断其与 XPO1 mRNA 的 5'UTR 结合，从而减少 XPO1 的翻译和下游 NFκB 的激活，最终降低了促炎因子（如 IL8 及其小鼠同源物 Mip2a、Cxcl5、Cxcl1）的表达。此外，它可以抑制 MMP-9 活性，减少紧密连接蛋白 ZO-1 和 Occludin 的降解，同时增加 TIMP-1 表达来调节血脑屏障的完整性[7]。最后,也有研究发现，丹酚酸 A 可以通过调控 AMPK 信号通路来改善线粒体的功能[8]。由此可见，丹酚酸 A 不仅具有较好的抗炎效果，还可以保护血脑屏障来减缓神经炎症，缓解线粒体损伤。是一种较好的具有双效性的药物。
      此外，丹酚酸 A 还可以作用于肠道菌群，改变其丰度与数量[9]。现在越来越多文献表明，肠道菌群可能会影响脑肠轴从而影响神经系统[10, 11]，比如一些益生菌的代谢产物可以增加 SCFAs 的分
泌，进一步影响中枢神经系统的 5-HT 的表达[12]。因此，我们也寄希望于丹酚酸 A 作用的肠道菌群可以通过其代谢产物达到抗有害菌、减缓肠炎以及抑郁样行为发生的可能。

参考文献
1. Keshteli, A.H., K.L. Madsen, and L.A. Dieleman, Diet in the Pathogenesis and Management of Ulcerative Colitis; A Review of Randomized Controlled Dietary Interventions. Nutrients, 2019.
11(7).
2. Segal, J.P., J.-F. LeBlanc, and A.L. Hart, Ulcerative colitis: an update. Clinical Medicine, 2021.
21(2): p. 135-139.
3. Liu, W., et al., Prophylactic Effects of Betaine on Depression and Anxiety Behaviors in Mice with Dextran Sulfate Sodium-Induced Colitis. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2024. 72(38): p. 21041-21051.
4. Yuan, X., et al., Depression and anxiety in patients with active ulcerative colitis: crosstalk of gut microbiota, metabolomics and proteomics. Gut Microbes, 2021. 13(1).
5. Zailani, H., et al., Omega-3 Polyunsaturated Fatty Acids and Blood-Brain Barrier Integrityin Major Depressive Disorder: Restoring Balance for Neuroinflammation and Neuroprotection. The Yale
Journal of Biology and Medicine, 2024. 97(3): p. 349-363.
6. Zhou, R., et al., Salvianolic acid A attenuated myocardial infarction–induced apoptosis and inflammation by activating Trx. Naunyn-Schmiedeberg's Archives of Pharmacology, 2019. 393(6): p. 991-1002.
7. Yang, H., et al., Targeting post-stroke neuroinflammation with Salvianolic acid A: molecular mechanisms and preclinical evidence. Frontiers in Immunology, 2024. 15.
8. Sun, J., et al., Salvianolic acid A promotes mitochondrial biogenesis and mitochondrial function in 3T3-L1 adipocytes through regulation of the AMPK-PGC1α signalling pathway. Adipocyte, 2022.11(1): p. 562-571.
9. Wang, K., et al., Protective Effects of Salvianolic Acid A against Dextran Sodium Sulfate-Induced Acute Colitis in Rats. Nutrients, 2018. 10(6).
10. Clapp, M., et al., Gut Microbiota’s Effect on Mental Health: The Gut-Brain Axis. Clinics and Practice, 2017. 7(4).
11. Dicks, L.M.T., Gut Bacteria and Neurotransmitters. Microorganisms, 2022. 10(9).
12. Lerner, A., S. Neidhöfer, and T. Matthias, The Gut Microbiome Feelings of the Brain: A Perspective for Non-Microbiologists. Microorganisms, 2017. 5(4).  
1.探究丹酚酸 A 在治疗肠炎及伴发抑郁的作用，为治疗肠炎及伴发抑郁研究提供新视角。
目前，寻找一种药物在治疗肠炎的同时也可以改善其所伴发的抑郁样行为成为了我们的迫切希望。本实验通过炎症因子、线粒体损伤、肠道菌群等多水平，深入研究了丹酚酸 A 在治疗肠炎及伴发抑郁中的作用。这些发现突破传统药物单一治疗的局限，为开发兼具抗炎症伴随抑郁功能的创新药物提供新思路。
2.新的研究思路与研究途径
分子对接事先筛选靶点，体外细胞实验验证其药效，之后在检测炎症因子从外周血通过血脑屏障入脑这一经典伴发途径外，还进行了微生物测序以及代谢组学这一脑肠轴途径来研究其作用效果与机制。
3.猜想新颖且符合逻辑。 通过 Pubmed 网站以 Salvianolic acid A 和 UC 为关键词，查略了大量关于丹酚酸和溃疡性结肠炎的文献，猜想丹酚酸在在治疗 DSS 诱导的肠炎以及伴发的抑郁样行为中有重要作用作用，为后续的进一步实验 做好前提基础。
4.多种技术方法相结合，多组学联合分析
运用分子对接、代谢组学、微生物测序、WesterBlot、HE 染色、ELISA、行为学测试等实验方法与技术进行研究，使实验更加有说服力与严谨性。  
1.技术路线
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1.1 建立神经小胶质细胞炎症体系，验证丹酚酸A 对神经炎症的改善效果
用使用含10%胎牛血清（FBS）的DMEM培养基，37℃，5%CO2环境下培养神经小胶质细胞。之后利用LPS刺激细胞，通过激活Toll样受体4，触发NF-kb通路，构建炎症模型。用不同浓度梯度的丹酚酸A 试剂进行体外给药，并通过CCK-8检测细胞活性，判断药物毒性。培养一周后，用ELISA检测炎症因子的表达含量，从而证明其抗炎效果。

1.2 实验动物的分组与造模
取32只 SPF级健康雄性C57小鼠，正常饲养一周使其适应环境并将其分四组：空白组、DSS结肠炎模型组、SAA低剂量组（4mg/kg/d）、SAA高剂量组（8mg/kg/d），每组8只。其中，空白组小鼠接受自来水，其他三组均每天在小鼠饮水中加入DSS（4%）来建立小鼠结肠炎模型，持续1周。在造模期间空白组和模型组每天定时灌胃等量的生理盐水0.2ml,SAA低剂量组每日定时灌胃等量4mg/kg的SAA，SAA高剂量组每日定时灌胃等量8mg/kg的SAA.实验期间所有小鼠均可自由获得饲料和水。
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上图：小鼠造模和给药方法

1.3 DSS诱导小鼠结肠炎及伴发抑郁样行为模型评价标准
实验期间每天定时对小鼠DAI、结肠长度、精神状态以及体重变化观测，实验最后一天测试强迫游泳试验、悬尾试验以及旷场实验。处死取眼球血，并用ELISA检测其外周血中促炎因子的含量，并进一步检测结肠以及海马组织中炎症因子的表达。并在小鼠眼球取血后立刻对大脑进行冰冻切片，切片厚度为8μm,于-20℃保存进行HE染色观察检验。
1.4 蛋白与分子水平研究SAA的作用机制
用Western Blot测定结肠与海马组织中线粒体损伤相关蛋白4-HNE、8-OHdG以及炎性小体NLRP3的表达，确定其通路，研究丹酚酸A治疗UC伴发抑郁的作用机制。
1.5 检测肠道屏障水平
通过透射电镜观察肠道组织，WB检测紧密连接蛋白等方法对肠道进行组织学评分。并结合ELISA检测到的外周血炎症因子表达含量来验证丹酚酸A对修复肠道屏障，减少有害物质入血产生免疫反应起到的积极作用。
1.6 小鼠肠道的处理以及微生物水平的检测
处死小鼠后，取其结肠并纵向剖开，每组用无菌镊子取5份肠道内粪便做16SrRNA微生物测序，比较肠道菌群的丰度。结肠在用生理盐水冲洗干净后，分别以每组 3、3、2的数量取结肠保存来进行后续的转录组学研究、Western Blot、Elisa 检测试验。
1.7 检测代谢产物水平
通过代谢组化、转录组化、血浆检测、肠道生物多样性检测、高效液相色谱法等检测方法对不同小组小鼠肠道内的代谢产物进行研究检测，探明丹酚酸A通过改变肠道菌群影响脑肠轴来治疗抑郁的机制。
1.8 实验数据的处理与分析
统计数学：使用统计学软件包graph pad Prism中的学生t检验评估丹酚酸A治疗的效果。使用皮尔森相关系数(rp)进行相关分析。所有统计检验均采用p<0.05的双尾显著性标准。 

2.拟解决的问题

2.1.明确脑-肠轴机制
肠道菌群失调可能导致多种脑部疾病（如抑郁症），并且肠道中的免疫细胞可以产生细胞因子，这些细胞因子可以影响大脑和行为。炎症性肠病（IBD）反应与抑郁症和其他脑部疾病有关。肠道屏障防止有害物质进入体内，当屏障功能受损时，可能导致炎症和代谢紊乱，这些变化可能传递到大脑。本实验是通过检测外周血炎症因子，探究肠炎导致炎症因子入脑，进而引发抑郁的机制。并且通过16S rRNA测序和代谢组学分析，探究肠道菌群和代谢变化在脑肠轴中的作用，以及丹酚酸对这些变化的调节作用。所以通过以上实验来揭示肠道菌群、代谢变化等在肠炎导致抑郁发生中的作用，为深入理解脑-肠轴机制提供新的线索。
2.2. 外周肠炎（Peripheral enteritis）的炎症因子对血脑屏障的损害程度
DSS诱导的肠炎会导致促炎细胞因子（IL-1β、MCP-1 和IL-6）的基因表达增加。我们通过检测外周血的炎症因子，并检测海马体中DNA、线粒体损伤的标志蛋白，可以得到一些指标，这些指标可以间接反映炎症因子对血脑屏障的损害程度。为了更准确地评估外周肠炎炎症因子对血脑屏障的损害程度，我们还运用免疫组化或免疫荧光法，检测血脑屏障相关蛋白的表达和分布情况，通过电镜观察血脑屏障结构的完整性，做蛋白质印迹分析实验分析蛋白质水平。

3．预期成果
3.1 确定丹酚酸A对DSS诱导性肠炎伴发的抑郁样行为有一定治疗效果。
3.2 明确丹酚酸A通过治疗DSS诱导的结肠炎对抑郁症治疗的机制。
3.3 确定丹酚酸A对肠道菌群的积极作用，并进一步作用于脑肠轴改善抑郁样行为。
3.4 总结归纳，发出有影响力的论文。 
1.2025年 2 月——2025年 3 月
从 PubMed 查阅中外文文献，研读并了解丹酚酸A、UC伴发的抑郁、脑肠轴，为项目提供大量的文献支持并在此基础上做出创新。
2.2025年 4 月——2025年 8 月
完成体外实验，验证丹酚酸A的药效，并完成造模以及外周血炎症的检测。
3.2025年 9 月——2026年 3 月
完成WB、ELISA实验，验证丹酚酸A对肠炎伴发抑郁样行为的作用机制。
4.2026年 4 月——2026年 8 月
分析肠道菌群的丰度变化，验证丹酚酸A影响肠道菌群从而通过脑肠轴途径改善肠炎伴发抑郁样行为中的可能。
5.2026年 9 月——2027年 2 月
总结实验结果，撰写论文发表文章，并在此研究基础上做出猜想为下次实验做准备。 
      对于中药复方结肠炎合剂以及其中的有效成分已经验证对DSS诱导的小鼠UC具有良好的治疗效果，并已发表文章，此外对于中药复方改善UC小鼠伴发的抑郁样行为已做完行为学测试，证明中药复方结肠炎合剂可以在治疗肠炎的同时，改善小鼠的抑郁样行为。 
1. 实验条件充分。项目组所在的实验室隶属临床医学院，已全面配备进行分子生物学和免疫学、细胞培养相关研究所必需的全部高端仪器设备，确保实验顺利进行。
2. 学术理念成熟。研究团队成员均为本校学术表现卓越、科研热情高涨的学生。在预备阶段，团队深入研读了国内外权威文献，并进行了多轮的内部研讨。针对双歧杆菌的最新研究进展，团队与指导老师进行了深入的交流和探讨，确保了研究设计的科学性和可操作性，同时也扎实地掌握了实验相关的理论知识。
3. 团队能力卓越。项目负责人及核心成员自 2023 年 10 月起，即在临床医学院实验室接受专业导师的严格指导，进行实验操作及数据分析训练。经过系统的培训和实践，团队已具备独立完成本课题所有实验任务的能力。 

经费预算

开支科目 预算经费（元） 主要用途 阶段下达经费计划（元）
前半阶段 后半阶段
预算经费总额 20000.00 无 8000.00 12000.00
1. 业务费 9000.00 无 2000.00 7000.00
（1）计算、分析、测试费 4000.00 测试 2000.00 2000.00
（2）能源动力费 0.00 无 0.00 0.00
（3）会议、差旅费 0.00 无 0.00 0.00
（4）文献检索费 0.00 无 0.00 0.00
（5）论文出版费 5000.00 论文出版 0.00 5000.00
2. 仪器设备购置费 0.00 无 0.00 0.00
3. 实验装置试制费 0.00 无 0.00 0.00
4. 材料费 11000.00 实验材料 6000.00 5000.00
结束

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