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利用生物信息学和小鼠抑郁模型鉴定及验证抗抑郁小分子

 

Authors Qiao Y , Zhang X , Chen H, Liang X, Guo J, Wang Q, Ding Y , Wei L , Bi H , Gao T

Received 1 May 2025

Accepted for publication 13 August 2025

Published 20 August 2025 Volume 2025:19 Pages 7161—7183

DOI https://doi.org/10.2147/DDDT.S537918

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Editor who approved publication: Dr Tuo Deng

摘要:

背景:抑郁症是一种常见的精神疾病,目前有效治疗手段有限。通过生物信息学方法重新利用现有小分子化合物,是应对抑郁症的一种潜在策略。尽管以往研究借助 CMAPconnectivity map,连通性图谱)和 GEOGene Expression Omnibus,基因表达综合数据库)等工具,已成功为神经精神疾病筛选出候选药物,但针对抑郁症,将计算机模拟预测与体内验证相结合的研究仍较少。

目的:本研究旨在通过生物信息学分析与体内实验验证,挖掘具有潜在抗抑郁作用的小分子化合物。

方法:本研究采用 GEO 数据库中的数据,通过生物信息学分析方法对数据集进行分析;利用 CMAP 平台深入探索潜在的抗抑郁小分子化合物;通过体内实验,在慢性束缚应激(chronic restraint stressCRS)小鼠模型上验证这些小分子化合物的抗抑郁效果。

结果:本研究从与抑郁症相关的 GSE182193 数据集中,筛选出 311 个差异表达基因(differentially expressed genesDEGs),这些基因涉及 PI3K-Akt 信号通路、MAPK 信号通路及神经营养因子信号通路。通过加权基因共表达网络分析(Weighted Gene Co-expression Network AnalysisWGCNA)和免疫相关性分析,确定了关键基因。借助 CMAP 平台筛选出 5 种候选化合物,其中乙胺嘧啶(pyrimethamine)、Pifithrin-μpifithrin-mu)和米贝拉地尔(mibefradil)可通过调控 PI3K-Akt 信号通路和神经营养因子信号通路中的关键蛋白表达,显著改善慢性束缚应激模型小鼠的抑郁样行为,如在旷场试验(open field test)中,小鼠运动距离增加 33.44%–60.32%P < 0.01  P < 0.001),以及强迫游泳试验(forced swim test)中,小鼠不动时间减少 20.25%–30.19%P < 0.01  P < 0.001)。

结论:本研究表明,乙胺嘧啶、Pifithrin-μ 和米贝拉地尔可调控 PI3K-Akt 信号通路和神经营养因子信号通路中的关键蛋白,改善小鼠抑郁样行为,提示这三种化合物具有缓解抑郁症的潜力。此外,通过生物信息学驱动的现有药物重定位策略发现抗抑郁药物,比全新药物研发更高效,本研究为此提供了探索性论证。

关键词:抑郁症;生物信息学;乙胺嘧啶;Pifithrin-μ;米贝拉地尔