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Prophylactic effect of Tongxieyaofang polysaccharide on depressive behavior in adolescent male mice with chronic unpredictable stress through the microbiome-gut-brain axis - 28/03/23

Doi : 10.1016/j.biopha.2023.114525 
Helin Chen a, Qibin Kan a, Ling Zhao a, Gang Ye a, Xiaoli He c, Huaqiao Tang a, Fei Shi a, Yuanfeng Zou a, Xiaoxia Liang a, Xu Song a, Rui Liu b, Jie Luo b, , Yinglun Li a,
a College of Veterinary Medicine, Sichuan Agricultural University, 211 Huimin Road, Chengdu 611130, Sichuan, China 
b National Ethnic Affairs Commission Key Open Laboratory of Traditional Chinese Veterinary Medicine, Tongren Polytechnic College, Tongren 554300, China 
c College of Science, Sichuan Agricultural University, 211 Huimin Road, Chengdu 611130, Sichuan, China 

Corresponding authors.

Abstract

Major depression disorder is more common among adolescents and is a primary reason for suicide in adolescents. Some antidepressants are ineffective and may possess side effects. Therefore, developing an adolescent antidepressant is the need of the hour. We designed the stress model of adolescent male mice induced by chronic unpredictable stress (CUS). The mice were treated using Tongxieyaofang neutral polysaccharide (TXYF-NP), Tongxieyaofang acidic polysaccharide (TXYF-AP), TXYF-AP + TXYF-NP and fructooligosaccharide + galactooligosaccharides to determine their body weight, behavior, and serum hormone levels. RT-qPCR was used to detect the gene expression of Crhr1, Nr3c1, and Nr3c2 in the hypothalamus and hippocampus and the gene expression of glutamic acid and γ-aminobutyric acid-related receptors in the hippocampus. RT-qPCR, Western blot, and ELISA detected tryptophan metabolism in the colon, serum, and hippocampus. 16s rDNA helped sequence colon microflora, and non-targeted metabolomics enabled the collection of metabolic profiles of colon microflora. In adolescent male mice, CUS induced depression-like behavior, hypothalamic–pituitary–adrenal axis hyperactivity, hippocampal tissue damage, abnormal expression of its related receptors, and dysregulation of tryptophan metabolism. The 16s rDNA and non-targeted metabolomics revealed that CUS led to colon microflora disorder and bile acid metabolism abnormality. Tongxieyaofang polysaccharide could improve the bacterial community and bile acid metabolism disorder by upregulating the relative abundance of Lactobacillus gasseri, Lachnospiraceae bacterium 28–4, Bacteroides and Ruminococcaceae UCG-014 while preventing CUS-induced changes. TXYF-P can inhibit depression-like behavior due to CUS by regulating colonic microflora and restoring bile acid metabolism disorder. Thus, based on the different comparisons, TXYF-NP possessed the best effect.

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Graphical Abstract




ga1

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Highlights

CUS induced HPA axis hyperactivity, hippocampal tissue damage, abnormal expression of its related receptors in adolescent male mice.
CUS induced dysregulation of tryptophan metabolism, disruption of colon microflora, and abnormality in bile acid metabolism.
TXYF-P could improve the bacterial community and bile acid metabolism disorder to inhibit depression-like behavior caused by CUS.

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Keywords : Tongxieyaofang polysaccharide, Chronic unpredictable stress, Puberty, Microbiome-gut-brain axis


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