慢性失眠患者血液生物學(xué)標(biāo)志物的研究進(jìn)展

李瑩雪 陳貴海

失眠是最常見的睡眠障礙，但其治愈困難，尤其是慢性失眠(chronic insomnia，CI)。目前對(duì)CI的診斷主要基于主觀癥狀，故不能排除共病性失眠或其他疾病伴隨的失眠癥狀。多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)雖是失眠診斷的金標(biāo)準(zhǔn)，但結(jié)果多與患者主觀睡眠時(shí)間不符、費(fèi)用高且操作復(fù)雜。研究表明，失眠可引起機(jī)體多種生物學(xué)改變，如血液、電生理等。鑒于血液標(biāo)本采集的簡便、易行性，血液生物學(xué)標(biāo)志更易用于臨床，尤其是基層醫(yī)院。研究提示，CI患者神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)的血清相關(guān)標(biāo)志物均有不同程度改變，炎性反應(yīng)過度激活在病情發(fā)展中起重要的作用[1-3]。這些可以影響到患者的日間功能，如認(rèn)知、情感以及社交行為。本文就CI患者血清相關(guān)標(biāo)志物的研究進(jìn)展進(jìn)行討論，期望對(duì)臨床能有所幫助。

1 免疫系統(tǒng)標(biāo)志物

1.1免疫細(xì)胞睡眠和免疫系統(tǒng)存在相互作用。實(shí)際上，免疫功能隨睡眠-覺醒周期而變化，如免疫細(xì)胞的晝夜節(jié)律性變化。生理情況下外周血白細(xì)胞總數(shù)在傍晚最高，清晨最低；自然殺傷(natural killer，NK)細(xì)胞數(shù)中午最高，夜間最低；單核細(xì)胞、T細(xì)胞和B細(xì)胞在前半夜最高，白天最低[4]。

短期睡眠喪失如睡眠剝奪(sleep deprivation，SD)具有免疫刺激作用。作為一種急性應(yīng)激，SD可致交感神經(jīng)興奮性增加，血液中腎上腺素升高，進(jìn)而增加免疫細(xì)胞(如嗜中性粒細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、NK細(xì)胞)數(shù)量。研究表明，健康成人經(jīng)部分性SD后，血液單核和NK細(xì)胞數(shù)均增加[4]。這種改變經(jīng)恢復(fù)性睡眠后恢復(fù)。睡眠喪失還可改變免疫系統(tǒng)的晝夜節(jié)律性。例如，健康成人經(jīng)24 h完全性SD后，外周血單核細(xì)胞、T細(xì)胞、B細(xì)胞的高峰時(shí)相延遲(相對(duì)正常睡眠組晚3～6 h)。NK細(xì)胞的晝夜節(jié)律幅度變低，其數(shù)量在SD的當(dāng)晚較正常睡眠組增加。

CI作為一種慢性應(yīng)激，可激活下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA)軸，使皮質(zhì)醇水平增高，最終導(dǎo)致免疫功能的紊亂[5]。其結(jié)果是細(xì)胞免疫減弱(血中淋巴細(xì)胞、白細(xì)胞、單核細(xì)胞及NK細(xì)胞數(shù)目減少)，而體液免疫增強(qiáng)，如白細(xì)胞介素(interleukin，IL)、腫瘤壞死因子(tumor necrosis factors，TNF)等水平升高。研究顯示，CI患者外周血淋巴細(xì)胞總數(shù)減少，主要表現(xiàn)為CD3+、CD4+、CD8+淋巴細(xì)胞減少[6]。

遺憾的是，目前對(duì)CI患者免疫細(xì)胞的研究尚較少。這些研究僅一次采血，樣本量均較小，未能觀察CI患者免疫細(xì)胞的晝夜節(jié)律性及免疫活性。

1.2細(xì)胞因子CI患者免疫細(xì)胞的改變必然伴隨細(xì)胞因子的改變。目前已知細(xì)胞因子參與了睡眠的調(diào)節(jié)。生理?xiàng)l件下，促炎細(xì)胞因子(如IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α)延長睡眠，而抑炎細(xì)胞因子(如IL-4、IL-10)抑制自發(fā)睡眠。此外，血清IL、TNF的分泌與睡眠-覺醒過程有相同的節(jié)律性。大腦中IL、TNF含量升高時(shí)，可明顯延長機(jī)體非快速眼球運(yùn)動(dòng)期(non-rapid eyes movement，NREM)睡眠時(shí)間。抑制IL和TNF的分泌后，NREM睡眠時(shí)間減少。IL可通過刺激下丘腦、海馬中5-羥色胺(serotonin，5-HT)和多巴胺的分泌，從而達(dá)到調(diào)節(jié)睡眠的作用。

有趣的是，研究發(fā)現(xiàn)CI患者血清促炎細(xì)胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)升高。這與根據(jù)生理情況預(yù)測(cè)的結(jié)果正好相反。此外，CI患者血清IL-1β水平與失眠的嚴(yán)重程度成正相關(guān)，而非與睡眠質(zhì)量正相關(guān)。

IL-6和TNF-α是在失眠患者中研究較多的細(xì)胞因子。研究顯示CI患者白天的血漿IL-6、TNF-α水平升高。這種升高與前一晚睡眠質(zhì)量成負(fù)相關(guān)。當(dāng)患者睡眠質(zhì)量改善后，血清IL-6、TNF-α水平顯著下降。目前僅一項(xiàng)小樣本研究探討了CI患者血清TNF-β水平，結(jié)果也是顯著升高的[3]。此外，失眠患者IL-6和TNF-α分泌的晝夜節(jié)律也發(fā)生改變。CI患者白天的血清IL-6峰值水平顯著高于健康對(duì)照人群。同時(shí)，血清TNF-α水平每隔4 h出現(xiàn)一次峰值的節(jié)律性比健康對(duì)照人群更加明確[5]。

失眠對(duì)細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)主要依賴自主神經(jīng)系統(tǒng)和HPA軸。目前認(rèn)為失眠患者的過度喚醒機(jī)制可導(dǎo)致交感神經(jīng)的激活增強(qiáng)，神經(jīng)激素(如精氨酸加壓素)、神經(jīng)遞質(zhì)(如神經(jīng)肽Y、血管活性腸肽)增多，進(jìn)而導(dǎo)致促炎細(xì)胞因子分泌增多。

CI與細(xì)胞因子關(guān)系密切，但細(xì)胞因子水平的變化涉及包括神經(jīng)系統(tǒng)在內(nèi)的復(fù)雜的變化，與失眠具體機(jī)制間的關(guān)系尚不明確，仍需進(jìn)一步的研究探討。

2 腺苷系統(tǒng)標(biāo)志物

腺苷可能是聯(lián)系免疫功能與睡眠的橋梁。生理情況下，腺苷在調(diào)節(jié)免疫功能方面發(fā)揮重要作用。例如，它能抑制促炎細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)免疫細(xì)胞的抗炎作用。

作為一種內(nèi)生性促眠分子，腺苷主要通過抑制興奮性神經(jīng)元和激活促眠神經(jīng)元發(fā)揮促睡眠作用。研究發(fā)現(xiàn)，腺苷抑制下丘腦組胺能神經(jīng)元的神經(jīng)傳遞，延長大鼠NREM睡眠。在腹外側(cè)視前區(qū)，腺苷激活γ-氨基丁酸神經(jīng)元，促進(jìn)大鼠入睡。腺苷還可通過腺苷受體(A1、A2A受體)調(diào)節(jié)睡眠。例如，在腦室內(nèi)注入腺苷A2A受體興奮劑，能夠延長NREM睡眠[7]。在睡眠剝奪6 h的大鼠雙側(cè)下丘腦外側(cè)區(qū)注射A1受體拮抗劑后，恢復(fù)性睡眠期慢波睡眠活動(dòng)的增加消失[8]。腺苷可經(jīng)腺苷脫氨酶代謝為肌酐。人類腺苷脫氨酶具有基因多態(tài)性，使個(gè)體間腦內(nèi)腺苷水平出現(xiàn)差異，進(jìn)而導(dǎo)致個(gè)體間慢波睡眠的持續(xù)時(shí)間和強(qiáng)度的不同。研究表明，因基因改變致腺苷脫氨酶功能減弱的個(gè)體(腦內(nèi)腺苷水平增加)可出現(xiàn)睡眠增多[9]。

令人驚訝的是，CI患者基底前腦(主要為膽堿能神經(jīng)元，對(duì)大腦皮質(zhì)是興奮性投射)腺苷水平升高。這與依據(jù)生理情況推測(cè)的結(jié)果相悖?？赡苁怯捎陂L時(shí)間的覺醒導(dǎo)致基底前腦局部膽堿能消耗，從而增加了胞外腺苷濃度。而CI患者腺苷受體減少和/或敏感性下降，導(dǎo)致腺苷不能向基底前腦的覺醒激活神經(jīng)元施加一個(gè)穩(wěn)定的抑制性驅(qū)動(dòng)，這可能是腺苷系統(tǒng)導(dǎo)致失眠的真正原因。遺憾的是，目前對(duì)CI患者腺苷系統(tǒng)的研究極少。本課題組研究發(fā)現(xiàn)(結(jié)果待出版)CI患者用高效液相質(zhì)譜色譜儀檢測(cè)的血清腺苷濃度較對(duì)照組顯著降低。因此，未來尚需要大量研究來探索CI患者腺苷系統(tǒng)(腺苷及其生成和降解酶、腺苷受體)的改變。

3 內(nèi)分泌系統(tǒng)標(biāo)志物

目前已知過度喚醒機(jī)制在失眠的發(fā)病機(jī)制中發(fā)揮重要作用。HPA軸活動(dòng)是應(yīng)激反應(yīng)最重要的調(diào)節(jié)機(jī)制，也是衡量失眠患者過度覺醒最可靠的指標(biāo)。

既往認(rèn)為，HPA軸對(duì)睡眠的影響主要依賴于皮質(zhì)醇。事實(shí)上，失眠者血清皮質(zhì)醇升高并非失眠的最初原因，而是促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(corticotrophin-releasing hormone，CRH)升高的結(jié)果。HPA軸對(duì)睡眠的影響主要取決于CRH。CRH主要通過激活喚醒系統(tǒng)(腦橋去甲腎上腺素能神經(jīng)元和下丘腦食欲素神經(jīng)元)抑制睡眠[10]。生理情況下，皮質(zhì)醇水平的升高通過激活海馬鹽皮質(zhì)激素受體而負(fù)反饋調(diào)節(jié)抑制CRH分泌。因?yàn)橥庠葱宰⑷胄┝科べ|(zhì)醇可因抑制CRH分泌而增加深睡眠。然而在應(yīng)激(如CI)情況下，這種負(fù)反饋調(diào)節(jié)失效。取而代之的是，CI患者升高的皮質(zhì)醇與杏仁核和海馬的糖皮質(zhì)激素受體結(jié)合而刺激CRH分泌(正反饋調(diào)節(jié))，結(jié)果是失眠更加嚴(yán)重。也有研究發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)基因過表達(dá)CRH的大鼠表現(xiàn)為NREM睡眠比例減少，覺醒時(shí)間和REM睡眠比例增加。此外，注射CRH至側(cè)腦室可致大鼠NREM和REM睡眠均減少。CI患者夜間皮質(zhì)醇水平顯著升高。夜間的皮質(zhì)醇水平與覺醒次數(shù)、客觀失眠嚴(yán)重程度正相關(guān)。

本課題組研究顯示，CI患者HPA軸的明顯亢進(jìn)，表現(xiàn)為清晨CRH和皮質(zhì)醇升高(幾乎是對(duì)照組的2倍)，但促腎上腺皮質(zhì)激素水平與對(duì)照組差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[2]。實(shí)際上，CI患者HPA軸亢進(jìn)的程度甚至高于抑郁癥共病失眠的患者。同時(shí)，CI患者還被觀察到存在下丘腦-垂體-甲狀腺軸(hypothalamus-pituitary-thyroid，HPT)/下丘腦-垂體-性腺軸(hypothalamus-pituitary-gonadal，HPG)的紊亂，且失眠越嚴(yán)重，HPT/HPG軸紊亂越明顯。

4 神經(jīng)系統(tǒng)標(biāo)志物

4.1神經(jīng)損傷標(biāo)志物大量證據(jù)表明，CI患者均涉及一些功能損害(如疲勞、情緒改變和認(rèn)知損害)，且這些功能(尤其是記憶)損害并不隨失眠癥狀的治愈而消失。這些均提示CI的功能損害可能是由失眠所致的腦損傷導(dǎo)致，而并非失眠本身的結(jié)果。在影像學(xué)上，CI患者存在局部(主要是認(rèn)知相關(guān))腦區(qū)體積的改變，表現(xiàn)為前額葉皮質(zhì)、海馬體積縮小，前扣帶回體積增加。Zhang等[1]的研究首次發(fā)現(xiàn)了CI患者存在大腦微結(jié)構(gòu)損傷，表現(xiàn)為血清神經(jīng)元烯醇化酶(神經(jīng)元受損標(biāo)志物)、神經(jīng)絲蛋白(神經(jīng)末梢受損標(biāo)志物)和S100鈣結(jié)合蛋白B(S100 calcium binding protein B，S100B，星形膠質(zhì)細(xì)胞受損標(biāo)志物)水平升高，并與患者的失眠癥狀及功能障礙程度相關(guān)。有趣的是，患者經(jīng)有效治療(6個(gè)月)使失眠癥狀改善后，僅血清神經(jīng)元烯醇化酶水平恢復(fù)至正常水平，而神經(jīng)絲蛋白和S100B水平依然高于對(duì)照組，尤其是S100B水平在治療前后幾乎無改變。這些提示CI患者存在神經(jīng)-膠質(zhì)細(xì)胞的微結(jié)構(gòu)損害，推測(cè)膠質(zhì)細(xì)胞病理學(xué)改變可能在失眠的前驅(qū)期即已存在，且貫穿于整個(gè)病程，即便失眠得到有效控制病理變化也很少改變。這也許便是為何治愈CI如此困難的原因之一。

4.2神經(jīng)營養(yǎng)因子研究表明，由星型膠質(zhì)細(xì)胞分泌的腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)在睡眠的調(diào)節(jié)中具有重要作用，如增加睡眠慢波活動(dòng)。血清BDNF濃度與N3和REM睡眠百分比成正相關(guān)。BDNF可直接影響嚙齒類動(dòng)物慢波睡眠和/或REM睡眠。例如，增加大鼠清醒期腦室內(nèi)BDNF水平將增加隨后睡眠中的慢波活動(dòng)，對(duì)兔則增加REM睡眠。反之，特異性剝奪REM睡眠可抑制大鼠腦內(nèi)BDNF的表達(dá)[11]。

BDNF的促睡眠效應(yīng)可能涉及5-HT(在調(diào)節(jié)睡眠-覺醒周期中具有重要作用的神經(jīng)遞質(zhì))的作用。生理情況下，5-HT可刺激BDNF產(chǎn)生，反之，BDNF可增加5-HT的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。健康成人血清BDNF分泌具有與皮質(zhì)醇分泌相似的晝夜節(jié)律性，即清晨較高，夜晚較低。

研究發(fā)現(xiàn)，失眠患者(可能共病不寧腿綜合征/周期性腿動(dòng))血清BDNF水平較健康對(duì)照組顯著降低[12]。一項(xiàng)執(zhí)行更嚴(yán)格CI患者(n=58)入組標(biāo)準(zhǔn)的研究也得到類似結(jié)果。失眠患者血清BDNF水平與應(yīng)激-BDNF分泌曲線模型一致，即急性應(yīng)激(如SD)導(dǎo)致BDNF水平升高，而慢性應(yīng)激(如CI)導(dǎo)致BDNF水平降低[13]。CI患者血清BDNF水平降低重要原因之一也許是慢波睡眠和REM睡眠減少所致(與現(xiàn)有一些薈萃分析的結(jié)果相一致)。此外，CI患者血清BDNF水平降低還可能涉及的機(jī)制是：CI導(dǎo)致機(jī)體慢性應(yīng)激，持續(xù)性HPA軸功能亢進(jìn)，通過一系列途徑使BDNF基因的轉(zhuǎn)錄減少，最終引起B(yǎng)DNF水平下降。

綜上可見，失眠對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)具有過度激活作用，進(jìn)而造成神經(jīng)系統(tǒng)損害，包括神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能性損害、自主神經(jīng)系統(tǒng)功能失調(diào)，可導(dǎo)致神經(jīng)-內(nèi)分泌(HPA/HPT軸)和免疫系統(tǒng)(細(xì)胞免疫減弱、體液免疫增強(qiáng))功能紊亂。反之，紊亂的免疫功能(細(xì)胞因子)與內(nèi)分泌系統(tǒng)(HPA/HPT軸)功能可直接或/和間接影響睡眠質(zhì)量(數(shù)量和結(jié)構(gòu))。然而，失眠本身是CI患者神經(jīng)-內(nèi)分泌-免疫系統(tǒng)交互作用的動(dòng)因。目前可以明確的是CI患者血清IL-1β、IL-6、TNF-α、CRH、皮質(zhì)醇濃度明顯升高，而血清BDNF濃度明顯降低，但是，可以明確診斷CI血清學(xué)標(biāo)志物仍未發(fā)現(xiàn)。今后仍需進(jìn)一步研究探討血清學(xué)標(biāo)志物對(duì)CI的診斷價(jià)值。