《Journal of Affective Disorders》：Neuroprotective effects of β-hydroxybutyrate in a post-traumatic stress disorder model: Behavioral, endocrine, and amygdala-hippocampal apoptotic modulation in male and female rats
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本研究通过PTSD模型大鼠实验，探讨β-羟基丁酸（BHB）的神经保护作用。结果显示，BHB显著改善焦虑样行为、糖皮质激素水平及凋亡/炎症相关分子（GRα/β、FKBP51、BAX/Bcl-2、TNFα/IBA-1），其效果在男女均存在，而葡萄糖无效。该研究为BHB治疗PTSD提供了新证据。
朱利亚诺·滕·卡滕·荣格（Juliano Ten Kathen Jung）|卢伊扎·索扎·马奎斯（Luiza Souza Marques）|维克托·马查多·费利佩托（Victor Machado Felipeto）|加布里埃尔·科雷亚·利马（Gabriel Corrêa Lima）|克里斯蒂娜·韦恩·诺盖拉（Cristina Wayne Nogueira）
巴西圣玛丽亚联邦大学（Federal University of Santa Maria）生物化学与分子生物学系，有机硫化合物合成、反应性、药理学及毒理学评估实验室
摘要
创伤后应激障碍（PTSD）常常涉及神经内分泌、炎症反应及细胞死亡途径的紊乱。在本研究中，我们探讨了β-羟基丁酸（BHB）对雄性和雌性Wistar大鼠PTSD模型的神经保护作用。实验中，大鼠被置于类似PTSD的情境中，24小时后每天两次给予BHB（250 mg/kg）或葡萄糖（5%），持续7天。最后一次注射12小时后，对大鼠进行运动活动、焦虑样表型及情境恐惧相关行为的测试。最后一次行为测试24小时后，收集血清、杏仁核和海马体的样本。结果显示，PTSD大鼠的皮质酮水平、焦虑指数及冻结行为均有所增加，同时杏仁核和海马体中GRα/β、FKBP51、BAX/Bcl-2及TNFα的表达也存在差异。BHB能够防止行为缺陷，使皮质酮和GR水平恢复正常，并抑制细胞凋亡信号通路，而葡萄糖则未能改善这些异常。在雌性大鼠中，BHB还部分抑制了炎症介质（TNFα、IBA-1）的释放。焦虑样表型与恐惧行为之间的相关性，以及行为指标与分子及皮质酮变化水平之间的关联，表明应激反应具有统一性。我们的研究结果表明，BHB作为PTSD的神经保护疗法在雄性和雌性大鼠中均具有潜力。
引言
创伤后应激障碍（PTSD）是一种在经历创伤后可能发生的疾病，全球约有3.9%的人口受到影响，且女性患病率更高（Duncan等人，2018年；Olff，2017年）。该病的特征包括对创伤的持续记忆、回避行为、过度兴奋、认知和情绪变化，以及对治疗的反应不佳，以及长期的功能障碍（Ressler等人，2022年）。尽管该领域已取得进展，但PTSD的神经生物学机制仍不完全清楚，这限制了针对性干预措施的研发。
PTSD病理生理学中最受关注的现象包括下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的失调以及糖皮质激素受体（GR）信号通路的改变。PTSD患者中存在GR表达、敏感性和反馈抑制的异常，同时伴有共伴侣蛋白（如FKBP51）的改变，这些蛋白会影响GR的亲和力和转位（Binder，2009年；Yehuda和LeDoux，2007年）。这些神经内分泌变化可能伴随杏仁核和海马体等边缘结构中的神经元凋亡和神经炎症，而这些结构是情绪记忆和应激反应的关键调节器（McEwen，2007年；Zannas和Binder，2014年）。在细胞凋亡失衡的情况下，BAX/Bcl-2比例的变化以及炎症介质（如TNF-α）和微胶质细胞激活标志物（如IBA-1）的升高，与PTSD模型和人类研究中的结构和功能缺陷相关（Gao和Sun，2015年；Lee和Lee，2018年）。
已知性别差异会影响PTSD的神经生物学表现。女性不仅症状的发病率和严重程度更高，对压力的神经炎症反应也更为明显，这可能与激素对胶质细胞和GR信号通路的调节有关（Villa等人，2016年）。实验模型已证明，雌性啮齿动物更容易出现由压力引起的行为和大脑可塑性变化，因此需要将性别作为研究因素（Atrooz等人，2021年）。
在这种情况下，β-羟基丁酸（BHB）作为一种由脂肪酸β-氧化产生的酮体，在禁食或生酮饮食期间血液中浓度升高，成为神经精神调节领域的潜在靶点。除了作为葡萄糖的替代能量来源外，BHB还通过抑制NLRP3炎性小体发挥抗炎作用，通过抑制组蛋白去乙酰化酶（HDAC）促进恢复力，并调节GR表达和HPA轴功能（Shimazu等人，2013年；Youm等人，2015年）。最新研究表明，BHB可能提高认知灵活性、减轻抑郁行为并具有神经保护作用，但其对PTSD模型的影响仍需进一步研究（Chen等人，2017年；Mou等人，2025年；Wang等人，2023年；Yamanashi等人，2017年）。
鉴于PTSD的多因素性质，以及目前缺乏同时针对代谢、炎症和神经内分泌途径的疗法，BHB成为这一领域的有希望的干预手段。然而，其在雄性和雌性PTSD大鼠中的疗效及其对GR/FKBP51信号通路、细胞凋亡和炎症参数的影响仍需进一步验证。因此，本研究旨在探讨BHB对雄性和雌性大鼠PTSD模型的神经保护作用，评估其与焦虑样表型、情境恐惧、运动活动、血清皮质酮水平以及杏仁核和海马体中GR、FKBP51、凋亡标志物（BAX、Bcl-2）和炎症介质（TNF-α、IBA-1）表达的相关性，从而分析BHB在两性中的神经保护潜力。
实验部分
实验动物
本实验使用60日龄的雄性和雌性Wistar大鼠。大鼠被饲养在标准聚碳酸酯笼中，可自由摄取商业饲料（GUABI，巴西）和自来水。饲养环境控制在恒定温度（22±2°C）下，光照周期为12:12（早上7:00开灯）。所有实验操作均遵循ARRIVE指南，并获得联邦大学实验室动物护理和使用委员会的批准。
PTSD模型会引发焦虑-恐惧样表型，但不会导致运动障碍；BHB处理可逆转这种表型，而葡萄糖则无此效果
在高架迷宫测试中，PTSD处理显著降低了雄性（F?,?? = 7.010，p < 0.001；图1b）和雌性（F?,?? = 4.732，p < 0.01；图1c）大鼠在开放臂上花费的时间比例。BHB处理后，这一比例在两性中均得到逆转（雄性p < 0.01，雌性p < 0.05）。相比之下，葡萄糖处理并未影响PTSD引起的开放臂时间减少现象。
讨论
本研究表明，社会应激-心理刺激（social-SPS）模型作为可靠的PTSD模型，引发了雄性和雌性Wistar大鼠的行为、内分泌和分子变化。暴露于该模型的大鼠表现出更强的焦虑行为、更强的冻结反应、中心区域的探索活动减少以及血清皮质酮水平升高。这些变化伴随着杏仁核和海马体中促凋亡信号通路的增强和GR调节异常。
作者贡献声明
朱利亚诺·滕·卡滕·荣格：撰写初稿、方法设计、实验实施、数据管理、概念构思。
卢伊扎·索扎·马奎斯：方法设计、实验实施、数据分析。
维克托·马查多·费利佩托：实验实施、数据分析。
加布里埃尔·科雷亚·利马：实验实施、数据分析。
克里斯蒂娜·韦恩·诺盖拉：撰写与编辑、项目管理、方法设计、资金申请、概念构思。
写作过程中使用AI辅助技术的情况说明
在撰写过程中，作者使用了ChatGPT（OpenAI）来提升语法和语言质量。使用该工具后，作者对内容进行了必要的修订，并对出版物的内容负全责。
资金支持
我们感谢国家科学技术发展委员会（CNPq，项目编号404471/2023–4）和高等教育人员培训协调委员会（CAPES/PROEX#88881.844998/2023–01 AUXPE#1333/2023）提供的财政支持。C.W.N.获得了CNPq奖学金（项目编号302893/2020–2）。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究的已知财务利益或个人关系。
致谢
作者感谢有机硫化合物合成、反应性、药理学及毒理学评估实验室（LASRAFTO/UFSM）提供的技术支持，以及动物设施工作人员在动物护理方面的协助。
