基于中醫(yī)陰陽理論探討線粒體與抑郁癥的相關性

楊麗旋，郭蓉娟，韓振蘊，李彥楠，代寶安，李景淳，敖與天

抑郁癥是一種常見的情緒障礙類疾病，為復雜的心理、社會、生物學等多因素互相影響的結果，因其高患病率、高致殘率、高自殺率、高復發(fā)率的特點，已嚴重影響了人類的健康[1]。其相關發(fā)病機制主要有單胺神經(jīng)遞質(zhì)紊亂、下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamus-pituitary adrenal axis，HPA)功能失調(diào)、神經(jīng)營養(yǎng)因子缺乏、免疫炎癥反應，以及目前受到關注的腸道微生物紊亂[2]和線粒體功能障礙等[3]。線粒體作為細胞產(chǎn)生能量的主要場所，自身通過不斷的生物合成、分裂/融合及自噬運動，以維持線粒體質(zhì)量平衡，保證功能正常[4]。線粒體調(diào)控自身穩(wěn)態(tài)的過程蘊含中醫(yī)陰陽理論的內(nèi)容，通過運用中醫(yī)傳統(tǒng)理論與現(xiàn)代研究技術相結合的方式，不僅能夠深入理解抑郁癥的西醫(yī)微觀機制及中醫(yī)傳統(tǒng)理論的內(nèi)涵，同時還可以推進中醫(yī)藥事業(yè)的現(xiàn)代化進程。

1 線粒體質(zhì)量控制體系

線粒體通過氧化磷酸化(OXPHOS)調(diào)控能量轉(zhuǎn)化，生成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)為機體提供能量[5]。線粒體質(zhì)量控制(mitochondial quality control，MQC)體系正常運行可以維持線粒體數(shù)量、結構和功能正常，確保細胞受到應激刺激后繼續(xù)正?；顒覽6]。MQC包含線粒體生物合成(mitochondrial biogenesis，MB)、線粒體融合/分裂、線粒體自噬等[4，6]。

1.1 線粒體生物合成 線粒體生物合成是維持細胞穩(wěn)態(tài)和修復損傷的重要調(diào)控部分。線粒體生物合成是由細胞核DNA和線粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)共同調(diào)控完成。通過線粒體生物合成可以增加線粒體數(shù)量和mtDNA的拷貝數(shù)，促進呼吸鏈復合體的相關表達，增強線粒體氧化磷酸化，修復線粒體損傷[7]。線粒體生物合成涉及細胞內(nèi)外多個轉(zhuǎn)錄因子、蛋白通道和信號分子，其中過氧化物酶體增生物激活受體γ輔助激活因子-1α(PGC-1α)為核心調(diào)節(jié)蛋白[8]。其上游調(diào)控區(qū)域是腺苷酸活化蛋白激酶(AMP activated protein kinase，AMPK)以及沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關酶1(silent mating type information regulation 2 homolog 1，SIRT1)，AMPK和SIRT1活化都可以激活PGC-1α，PGC-1α則可刺激一系列核轉(zhuǎn)錄因子，如核轉(zhuǎn)錄相關因子1/2(nuclear respiratory factor-1/2，NRF1/2)、雌激素相關受體(ERR)和線粒體轉(zhuǎn)錄因子A(mitochondrial transcription factor A，TFAM)表達，使編碼線粒體蛋白的基因表達上調(diào)，增加粒體生物合成[9]。

1.2 線粒體動力學 線粒體融合/分裂是線粒體動力學的主要組成部分，彼此互相聯(lián)系構成了一個共同體，通過平衡融合和分裂這種相反運動的過程來維持線粒體自身穩(wěn)態(tài)，以滿足細胞代謝的需要[10]。線粒體的融合/分裂是由鳥苷三磷酸酶(GTPases)和其相關作用蛋白共同調(diào)控，如視神經(jīng)萎縮癥蛋白1(OPA1)、線粒體融合蛋白1和2(Mfn1/2)、線粒體動力相關蛋白1/2(Drp1/Drp2)及與Drp1相互作用的線粒體分裂蛋白1(Fis1)、線粒體裂變因子(Mff)、線粒體動力學蛋白49 kDa(MiD49)、線粒體動力學蛋白51 kDa(MiD51)等[11]。其分裂的核心反應是兩個線粒體膜之間的收縮和斷裂。相關研究顯示，在外界因素的刺激下，線粒體膜表面的Mff、Fis1、MiD49和MiD51表達增加，不斷募集細胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Drp1，使其聚集在線粒體外膜(OMM)上形成環(huán)狀結構，通過協(xié)同Drp2驅(qū)動線粒體膜收縮完成分裂的過程[12-13]。而線粒體融合同樣涉及多個步驟，但主要以OMM和線粒體內(nèi)膜(IMM)的依次融合為主[14]。

1.3 線粒體自噬 線粒體損傷后通過這種選擇性自噬途徑對受損的線粒體進行降解，以此維持線粒體的數(shù)量、質(zhì)量、形態(tài)及功能的正常[15]。線粒體自噬過程有兩個途徑，即泛素依賴途徑和受體依賴途徑。其中，泛素依賴途徑的PTEN誘導的激酶1(PINK1)和E3泛素連接酶Parkin通路為研究的熱點[16]。當線粒體受損時，PINK1在線粒體外膜轉(zhuǎn)位酶(translocase of outer mitochondrial membrane，TOM)的作用下聚集在OMM，同時募集Parkin[17]。Parkin聚集并泛素化修飾多種蛋白底物，其中泛素結合蛋白P62(SQSTM1/P62)、視神經(jīng)蛋白(OPTN)、核點蛋白52(NDP52)、TAX1結合蛋白1(TAX1BP1)和BRCA1旁基因1蛋白(NBR1)的相關銜接蛋白與微管相關蛋白1A/1B-輕鏈3(LC3)及γ-氨基丁酸受體相關蛋白(GABARAP)的作用區(qū)域結合，誘導線粒體自噬發(fā)生[18]。而受體介導自噬的相關蛋白研究較多且重要的是Beclin1調(diào)節(jié)劑1(AMBRA1)、Bcl-2/腺病毒E1B-19 kDa蛋白互作蛋白3(BNIP3)受體、FUN14結構相關蛋白1(FUNDC1)、Nip3樣蛋白X(NIX)、線粒體內(nèi)膜蛋白心磷脂和抑制素2蛋白(PHB2)等[19]。這些自噬受體蛋白在特定機制下通過被泛素化和磷酸化激活后與LC3和GABARAP相互作用形成自噬體，誘導線粒體自噬的發(fā)生。

2 陰陽學說與線粒體質(zhì)量控制體系的關系

事物的發(fā)生、發(fā)展及變化規(guī)律包含陰陽兩個方面，如《素問》中提到：“天地者，萬物之上下也……陰陽者，萬物之能始也”和“陰平陽秘，精神乃至”。目前，陰陽學說多用于闡述人體各種生理及病理環(huán)節(jié)，尤其在分析細胞穩(wěn)態(tài)與分子機制之間的關系方面，具有至關重要的作用[20]。在中醫(yī)陰陽理論中，具有上升、溫熱、運動等特性的事物屬于陽，相對靜止的、寒冷的、抑制的事物屬于陰。如為了滿足外界刺激或細胞自身所需要的能量需求，啟動粒體生物合成產(chǎn)生更多新的線粒體，這符合陽的特性。同樣有研究顯示，因疾病刺激、靶向抑制或者敲除PGC-1α會減少粒體生物合成的發(fā)生，能量代謝減少，這屬于陰的范疇[21]。通過精準調(diào)節(jié)粒體生物合成的關鍵因子表達可以維持線粒體正常功能，達到“陰陽自和”的目的。

線粒體融合和分裂兩者功能相反相成，類似陰陽之間互根互用、對立制約的關系?！端貑枴诽岬剑骸瓣幵趦?nèi)，陽之守也；陽在外，陰之使也”“陰勝則陽病，陽勝則陰病”[22]。線粒體融合的過程可以使其中的相關蛋白重新組合，及時修復損傷，而分裂的過程則可以在線粒體自噬前分離出受損的部分，產(chǎn)生功能正常的線粒體。相關研究提出，抑制Mfn1/Mfn2等蛋白表達可以減少線粒體融合，導致其分裂過度，產(chǎn)生大量線粒體碎片；如果抑制Drp1等分裂蛋白的活性則線粒體分裂減少，而融合增加，促使線粒體自噬的發(fā)生[23-24]。因此，線粒體融合和分裂需要雙方彼此協(xié)調(diào)，才能陰陽和合，保證細胞功能正常。

適當?shù)木€粒體自噬可以清除損傷的線粒體及其產(chǎn)生的異常代謝產(chǎn)物(有形之物)，同時轉(zhuǎn)化其他底物分子，進行重新利用，實現(xiàn)物質(zhì)及能量的更新(無形之氣)。這一過程類似中醫(yī)陽氣的推動、轉(zhuǎn)化作用，線粒體自噬功能正常則能保證物質(zhì)及能量的正常產(chǎn)生[25]。當機體由于外界應激、衰老、疾病等原因刺激，出現(xiàn)一系列病理反應，導致線粒體自噬能力減弱，不能及時清除受損的線粒體，使機體推動轉(zhuǎn)化能力減弱，即陽氣不足無以制陰；而自噬功能增強則過快地分解物質(zhì)消耗能量，即陰精不足無以化陽。中醫(yī)所述“陽化氣，陰成形”，由于陰陽消長失衡，“有形之物”如痰濁、瘀血等病理產(chǎn)物在體內(nèi)堆積，“無形之氣”如精血、津液等營養(yǎng)物質(zhì)無以化生，影響機體的正常生理功能，如此反復“陰陽失和”則疾病遷延難愈。線粒體通過質(zhì)量控制體系的“陰陽調(diào)和”維持其數(shù)量、形態(tài)和功能正常，對調(diào)節(jié)細胞穩(wěn)態(tài)起著重要的作用。所以通過陰陽理論內(nèi)容闡述其變化機制有助于理解其內(nèi)涵，并為其治療提供更多的理論支持。

3 線粒體質(zhì)量控制體系與抑郁癥的相關性

在抑郁癥的臨床表現(xiàn)中，除了心情低落、興趣減低等問題，較為突出的軀體癥狀為疲乏無力、懶動懶言、神思遲鈍、精力減退等[26]?；诖?，有學者提出線粒體能量代謝障礙與抑郁癥之間存在相關性[27]。而線粒體生物合成、動力學及自噬的調(diào)控過程對維持線粒體能量代謝正常至關重要。

本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，線粒體能量代謝障礙在抑郁癥病人和慢性應激抑郁模型大鼠中客觀存在[28]，線粒體形態(tài)改變和功能損傷不僅存在于腦部的海馬和額葉皮層，在肝臟、脾臟、骨骼肌、胃腸道細胞中也同樣存在，具有“部位多樣性”的特點；在慢性應激后期6～8周線粒體能量代謝障礙持續(xù)存在，這與臨床病人持續(xù)出現(xiàn)疲乏無力的軀體癥狀相符合，具有“時間級聯(lián)性”的特點[29]。與此同時，本課題組通過對線粒體生物合成調(diào)控途徑SIRT1/PGC-1α的研究，闡述了SIRT1/PGC-1α對線粒體生物合成和能量代謝的調(diào)控機制，以及對抑郁癥的影響，為抑郁癥的后期機制研究提供了基礎[30]。還有研究顯示，線粒體動力學異常變化同樣介導抑郁癥的發(fā)生，尤其是Drp1的過度激活可以引起線粒體分裂增加，導致其功能異常，損傷突觸微環(huán)境，誘發(fā)抑郁樣行為，通過使用線粒體分裂抑制劑降低Drp1活性可以改善這種抑郁樣行為[31]。線粒體自噬是維持細胞穩(wěn)態(tài)的關鍵機制。目前有學者提出，線粒體自噬影響抑郁癥的發(fā)展，通過對慢性應激抑郁模型鼠海馬星形膠質(zhì)細胞中自噬體形成及LC3表達的觀察，證實了線粒體自噬對抑郁樣行為的影響，使用藥物干預可以保護星形膠質(zhì)細胞，緩解抑郁樣行為[32-33]，這對探尋其潛在生物學分子標志物和新藥研發(fā)提供了思路。

4 從陰陽失調(diào)探討線粒體質(zhì)量控制體系對抑郁癥的影響

中醫(yī)學認為抑郁癥主因七情所傷，導致肝失疏泄，脾失運化，心神失養(yǎng)，臟腑氣血陰陽失調(diào)，從而引起情緒低落、思維遲緩、極度疲勞、脘痞納呆等一系列復雜癥狀。《素問》曰：“陽氣者，若天與日，故天運當以日光明”，強調(diào)了陽氣對人體的重要性。陽氣具有溫煦、興奮、推動等作用，人體陽氣充足則氣血運行流暢，氣機條達；陽氣不足則氣機推動無力，郁結于內(nèi)，情志不舒，如《靈樞》提到“愁憂者，氣閉塞而不行”，則見神失所養(yǎng)、精神萎靡、乏力懶言、納呆消瘦等全身低動力癥狀[34]。因此，有醫(yī)家從“陽虛致郁”方面探討了抑郁癥的發(fā)生發(fā)展，認為抑郁癥以陽虛為本，氣郁為標，陽氣不足，推動無力，致使氣血津液運行不暢，因“陽虛”而“陰盛”，則痰濁、瘀血等有形之物沉積，陰陽失調(diào)而加重疾病發(fā)展，治當以溫陽為主，輔以解郁，調(diào)整陰陽[35]。線粒體能量代謝障礙是抑郁癥發(fā)生發(fā)展的關鍵環(huán)節(jié)，其上游調(diào)控機制為線粒體質(zhì)量控制體系，由于外界應激使線粒體質(zhì)量控制體系失衡導致線粒體功能損傷，阻礙其氧化磷酸化過程，ATP生成減少，從而進一步影響線粒體生物合成、損傷線粒體動力學和激活線粒體自噬，如此惡性循環(huán)，致使抑郁癥發(fā)展變化[36]。

5 小 結

目前抑郁癥的西醫(yī)發(fā)病機制研究較多，病理環(huán)節(jié)復雜。線粒體質(zhì)量控制體系失衡是抑郁癥的重要病理環(huán)節(jié)，通過維持線粒體功能正常運行，為細胞提供足夠的能量和營養(yǎng)物質(zhì)，是調(diào)整機體陰陽平衡的關鍵。有相關研究顯示，目前臨床上約有1/3的病人對現(xiàn)有抗抑郁藥物反應性較差[37]，亟需探求可以快速起效并能夠長期維持的治療藥物。通過運用中醫(yī)經(jīng)典宏觀規(guī)律來闡述西醫(yī)發(fā)病微觀機制，不僅可以深刻理解疾病發(fā)生機制的變化，還能夠指導臨床藥物治療。在充分認識西醫(yī)發(fā)病機制的基礎上，結合中醫(yī)經(jīng)典理論，不僅充分體現(xiàn)出中醫(yī)治療的獨特優(yōu)勢，也為中西醫(yī)結合采用多角度、多途徑、多手段治療抑郁癥提供了更廣闊的思路。