CRF1受體調(diào)節(jié)及其信號(hào)通路與情感障礙的關(guān)系

郭 斌 胡曉梅 鐘靜玫 白 潔 (昆明理工大學(xué)醫(yī)學(xué)院，云南 昆明 650500)

情感障礙表現(xiàn)為焦慮，抑郁，雙向情感障礙等。嚴(yán)重影響了人們的日常生活和工作〔1〕。情感障礙疾病的發(fā)生與應(yīng)激有著密切的關(guān)系，一般人為過度應(yīng)激后產(chǎn)生焦慮，抑郁等行為，而促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)作為應(yīng)激反應(yīng)中的關(guān)鍵調(diào)節(jié)因子，在情感障礙疾病中起到重要作用〔2〕。CRF1受體特異拮抗劑在鼠類和恒河猴模型上表現(xiàn)出抗焦慮、抗抑郁樣行為的作用〔3〕。小鼠腦室內(nèi)注射CRF會(huì)使小鼠活動(dòng)行為下降，產(chǎn)生焦慮，抑郁行為〔4〕。本研究旨在對(duì)CRF1受體調(diào)節(jié)及其信號(hào)通路與情感障礙的機(jī)制做一綜述。

1 CRF及其受體

CRF是一種由41個(gè)氨基酸組成的神經(jīng)內(nèi)分泌肽，協(xié)調(diào)與應(yīng)激相關(guān)自主神經(jīng)、免疫、生理和行為反應(yīng)。分泌CRF神經(jīng)元主要位于下丘腦室旁核(PVN)，以及海馬、杏仁核、紋狀體、藍(lán)斑和背縫核等情感相關(guān)腦區(qū)〔5〕。正常應(yīng)激下PVN合成和釋放CRF到垂體門脈，激活垂體上CRF1受體，促進(jìn)腺垂體細(xì)胞合成分泌促腎上腺皮質(zhì)激素(ACTH)，ACTH作用于腎上腺皮質(zhì)，引起糖皮質(zhì)激素釋放，調(diào)節(jié)機(jī)體各系統(tǒng)以應(yīng)答應(yīng)激。但持續(xù)應(yīng)激時(shí)，CRF過度分泌，被認(rèn)為導(dǎo)致情感障礙的發(fā)生〔6〕。

CRF受體家族包括兩個(gè)位于細(xì)胞膜上的G蛋白耦聯(lián)受體，CRF1受體和CRF2受體。CRF1受體廣泛分布在與應(yīng)激和情感調(diào)節(jié)相關(guān)腦區(qū)，如垂體、大腦皮質(zhì)、下丘腦、海馬、杏仁核、小腦、藍(lán)斑等，其中以垂體、前額皮質(zhì)含量最高;而CRF2受體主要分布在外周，如心血管和骨骼肌等，中樞神經(jīng)系統(tǒng)有部分表達(dá)。從受體的分布可以看出，在協(xié)調(diào)應(yīng)激及情感相關(guān)行為時(shí)，CRF1受體發(fā)揮關(guān)鍵作用。而CRF2受體調(diào)節(jié)應(yīng)激相關(guān)行為，目前仍不明確〔4〕。

2 CRF1受體調(diào)節(jié)及其與情感障礙的關(guān)系

2.1 CRF1受體調(diào)節(jié) Dautzenberg等〔7〕研究發(fā)現(xiàn)G蛋白耦聯(lián)受體激酶(GRK)及β-arrestin在CRF1的調(diào)節(jié)中起重要作用。在CRF受體表達(dá)的前腦以及杏仁核神經(jīng)元中，GRK及β-arrestin家族普遍表達(dá)。當(dāng)CRF刺激時(shí)，GRK磷酸化CRF1受體IC3環(huán)上301到306位以及C末端絲氨酸，蘇氨酸位點(diǎn)后，隨后調(diào)節(jié)β-arrestin與CRF1受體上磷酸化位點(diǎn)結(jié)合，與CRF1受體結(jié)合的β-arrestin釋放出C末端，通過與胞吞蛋白如:網(wǎng)格蛋白，銜接蛋白等結(jié)合，導(dǎo)致CRF1受體脫敏，內(nèi)吞，下調(diào)細(xì)胞膜上CRF1受體的含量〔8，9〕。當(dāng)反義核苷酸干擾Y79細(xì)胞中GRK轉(zhuǎn)錄時(shí)，CRF1受體的同源脫敏被抑制達(dá)65%〔10〕。同時(shí)在AtT-20垂體細(xì)胞中也發(fā)現(xiàn)，CRF刺激30 min，膜上β-arrestin迅速與CRF1受體磷酸化位點(diǎn)結(jié)合，并促使受體內(nèi)化作用發(fā)生〔11〕。而當(dāng)敲除β-arrestin基因時(shí)，CRF1受體內(nèi)化，脫敏被抑制〔12〕。

2.2 CRF1受體調(diào)節(jié)與情感障礙關(guān)系 在正常情況下，CRF刺激使得GRK及β-arrestin對(duì)CRF1受體作用，促進(jìn)受體發(fā)生脫敏和內(nèi)吞，下調(diào)細(xì)胞膜上受體含量，終止CRF作用。但在情感障礙患者中發(fā)現(xiàn)GRK對(duì)CRF1受體的磷酸以及β-arrestin與受體結(jié)合均被抑制，受體的脫敏調(diào)節(jié)被破壞〔13〕。

Rao等〔14〕在對(duì)雙向情感障礙患者尸檢研究發(fā)現(xiàn)，患者腦內(nèi)杏仁核和前額皮質(zhì)等處GRK的蛋白及mRNA含量明顯下降，CRF1磷酸化程度下降，GRK導(dǎo)致的CRF1受體脫敏被抑制。同時(shí)Golan等〔15〕在臨床研究上也發(fā)現(xiàn)在抑郁患者腦內(nèi)β-arrestin的表達(dá)降低，CRF1受體脫敏、內(nèi)化作用被抑制，CRF1受體被過度激活，治療后患者腦內(nèi) β-arrestin的表達(dá)有一定的恢復(fù)。在對(duì)神經(jīng)膠質(zhì)瘤細(xì)胞C6研究發(fā)現(xiàn)，抗抑郁藥刺激可以導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)β-arrestin蛋白表達(dá)增加，促進(jìn)了 CRF1受體的脫敏〔16〕。此外，過度應(yīng)激還使得GRK的活性下降，改變下游5-羥色胺(5-HT)，去甲腎上腺素和多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)傳遞，5-HT，去甲腎上腺素和多巴胺等神經(jīng)遞質(zhì)的低下是導(dǎo)致情感障礙發(fā)生的重要標(biāo)志。在情感障礙患者中CRF1內(nèi)化，脫敏的抑制，會(huì)使得CRF1受體持續(xù)激活，導(dǎo)致下游信號(hào)通路傳導(dǎo)異常，這可能是促進(jìn)情感障礙疾病發(fā)展的重要原因。

3 CRF1受體相關(guān)信號(hào)通路與情感障礙的關(guān)系

大量實(shí)驗(yàn)證明CRF1受體信號(hào)通路在情感障礙疾病中起到重要作用，信號(hào)通路調(diào)節(jié)的異常使得下游轉(zhuǎn)錄因子轉(zhuǎn)錄及蛋白表達(dá)發(fā)生異常，導(dǎo)致疾病的出現(xiàn)。目前報(bào)道由CRF1受體所起始并與情感障礙密切相關(guān)的信號(hào)通路主要有:①腺苷酸環(huán)化酶-蛋白激酶A通路(AC-PKA);②磷脂酶C-蛋白激酶C通路(PKC-PLC);③細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-絲裂原活化蛋白激酶通路(ERK-MAPK)。

3.1 腺苷酸環(huán)化酶-蛋白激酶A通路 焦慮或抑郁等情感障礙疾病常與AC-PKA通路紊亂有關(guān)。小鼠強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)敲除AC5基因的小鼠會(huì)表現(xiàn)出抗抑郁作用〔17〕。同時(shí)向酒精戒斷所導(dǎo)致的焦慮小鼠杏仁核定向注射PKA抑制劑，小鼠在“十”字迷宮的開放臂的訪問次數(shù)和停留時(shí)間明顯增加，說明小鼠焦慮樣行為得到了一定的緩解〔18〕。在許多內(nèi)生細(xì)胞中激活CRF1受體，使受體第三細(xì)胞內(nèi)環(huán)(IC3)與Gsα耦聯(lián)，激活A(yù)C，導(dǎo)致第二信使 cAMP增加〔19〕，促進(jìn) PKA磷酸化，激活下游cAMP應(yīng)答元件結(jié)合蛋白(CREB)等轉(zhuǎn)錄因子〔20〕。Sheng等〔21〕研究發(fā)現(xiàn)，CRF激活海馬神經(jīng)元上CRF1受體，導(dǎo)致AC-PKA通路放大，隨后上調(diào)血清和糖皮質(zhì)激素調(diào)節(jié)蛋白激酶(SGK-1)的表達(dá)，SGK-1是一種在應(yīng)激及糖皮質(zhì)激素的作用時(shí)上調(diào)，并具有促進(jìn)神經(jīng)元突觸可塑性調(diào)節(jié)的蛋白激酶，研究證明SGK-1促進(jìn)了創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙的發(fā)展以及由應(yīng)激誘導(dǎo)抑郁的復(fù)發(fā)〔22〕。在高表達(dá)CRF的轉(zhuǎn)基因小鼠中也發(fā)現(xiàn)SGK在前腦和邊緣腦區(qū)的表達(dá)增加，小鼠表現(xiàn)出焦慮樣行為〔22〕。

小腦顆粒細(xì)胞中，CRF1受體激活A(yù)C-PKA通路上調(diào)腦源性神經(jīng)生長(zhǎng)因子(BDNF)的表達(dá)〔23〕，而CRF1受體的激活A(yù)C，調(diào)節(jié)cAMP以一種不依賴于PKA的方式促進(jìn)cAMP活化的鳥嘌呤交換因子(Epac)〔24〕，隨后Epac會(huì)促進(jìn)BDNF的受體TrkB轉(zhuǎn)移到細(xì)胞膜上，增強(qiáng)BDNF的作用。因此，CRF1受體可以通過AC-PKA信號(hào)通路BDNF及TrkB受體轉(zhuǎn)移到膜上增強(qiáng)BDNF對(duì)神經(jīng)元的作用，進(jìn)而調(diào)節(jié)神經(jīng)突觸可塑性和神經(jīng)元的再生，但是這些過程在焦慮和抑郁等疾病中被破壞〔25〕。事實(shí)上，尸檢研究報(bào)告也發(fā)現(xiàn)精神分裂及抑郁自殺者的前額皮質(zhì)和海馬BDNF和TrkB的mRNA及蛋白表達(dá)水平下降〔26〕。

3.2 磷脂酶C-蛋白激酶C通路 研究證實(shí)PLC-PKC信號(hào)通路的紊亂與焦慮以及自殺行為密切相關(guān)，對(duì)自殺患者尸檢發(fā)現(xiàn)，死者前額皮質(zhì)以及海馬中PKC的蛋白表達(dá)異?！?7〕。在外周細(xì)胞中激動(dòng)劑激活CRF1受體可以同時(shí)調(diào)節(jié)AC-PKA以及PLC-PKC信號(hào)通路，而在另外的一些細(xì)胞中CRF1受體唯一的信號(hào)是通過耦聯(lián)到Gqα上，隨后促使PLC的形成，調(diào)節(jié)鈣從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)釋放，并且使PKC快速轉(zhuǎn)移到膜上〔28〕。在中腦多巴胺能神經(jīng)元中，CRF1受體耦聯(lián)到Gqα上激活PLC，隨后調(diào)節(jié)PKC促進(jìn)細(xì)胞內(nèi)的鈣流動(dòng)〔29〕。細(xì)胞內(nèi)鈣流的增加，會(huì)導(dǎo)致大量鈣離子沉積于線粒體，影響氧化磷酸化的電子傳遞過程，ATP合成障礙，致使神經(jīng)元的代謝發(fā)生障礙，神經(jīng)元損傷，加重情感障礙疾病的發(fā)展。同時(shí)，Luscher等〔30〕在過度應(yīng)激導(dǎo)致的抑郁小鼠中發(fā)現(xiàn)CRF1受體調(diào)節(jié)的PLC-PKC信號(hào)可以延長(zhǎng)前額皮質(zhì)椎體神經(jīng)元中血清素所調(diào)節(jié)的γ-氨基丁酸(γ－aminobutyric acid，GABA)的釋放，進(jìn)而調(diào)節(jié)GABA所抑制的神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，導(dǎo)致5-HT等單胺類神經(jīng)遞質(zhì)的釋放被抑制(5-HT等神經(jīng)遞質(zhì)低下是抑郁癥的重要標(biāo)志)，促進(jìn)了抑郁癥的發(fā)展〔30〕。

3.3 細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶-絲裂原活化蛋白激酶通路 CRF1受體還可以激活多條MAPK通路，但是ERK-MAPK是其中的主要信號(hào)通路〔31〕。在前腦定向缺失CRF1受體小鼠中，由腦內(nèi)注射CRF所導(dǎo)致杏仁核和海馬中ERK-MAPK信號(hào)激活以及焦慮樣行為被抑制〔31〕。而與正常小鼠相比，高濃度CRF過度激活小鼠的海馬區(qū)CRF1受體，會(huì)引起ERK-MAPK通路過度激活，并最終導(dǎo)致在懸尾實(shí)驗(yàn)及強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中小鼠不動(dòng)時(shí)間明顯增加〔32〕。在對(duì)情感障礙患者臨床研究發(fā)現(xiàn)，患者腦內(nèi)CRF1受體ERK-MAPK信號(hào)可以刺激谷氨酸δ2受體轉(zhuǎn)運(yùn)到樹突，調(diào)節(jié)杏仁核突觸谷氨酰胺傳遞，進(jìn)一步調(diào)節(jié)神經(jīng)元突觸可塑性。同時(shí)CRF的過度分泌會(huì)導(dǎo)致CRF1受體激活ERK-MAPK通路，導(dǎo)致抑制型和興奮型神經(jīng)遞質(zhì)間的失衡，導(dǎo)致神經(jīng)元凋亡〔33〕。

ERK-MAPK通路還與 CRF1受體脫敏有關(guān)，CRF刺激CATH細(xì)胞激活ERK-MAPK信號(hào)調(diào)節(jié)SP-1和AP-2的轉(zhuǎn)錄，上調(diào)GRK的表達(dá)，促進(jìn)了CRF1磷酸化以及受體的脫敏〔34〕。但在雙向情感障礙患者中發(fā)現(xiàn)，CRF通過ERK-MAPK上調(diào)GRK的過程被破壞，導(dǎo)致CRF1受體脫敏被抑制，使得CRF1受體被過度激活〔14〕，這可能是使得情感障礙的病情惡化的重要原因。

由此可見，情感障礙條件下CRF1受體激活導(dǎo)致的 ACPKA，PLC-PKC及ERK-MAPK信號(hào)通路的紊亂，促進(jìn)焦慮，抑郁等情感障礙疾病的發(fā)生和發(fā)展。但各通路間并不完全獨(dú)立，存在著交聯(lián)和交互作用，例如激活cAMP可以促進(jìn)Epac調(diào)節(jié)PLC-PKC，在一些B-Raf高表達(dá)的細(xì)胞中，PKA信號(hào)通路促進(jìn)CRF1受體激活下游的ERK-MAPK通路〔31〕，而在對(duì)HEK293細(xì)胞的研究中發(fā)現(xiàn)，PI3K通路有助于CRF1受體調(diào)節(jié)ERK的激活〔35〕。各條通路間相互作用，相互調(diào)節(jié)，共同促進(jìn)情感障礙的發(fā)生。

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