基于抑郁癥動物模型炎癥機制的研究進(jìn)展

胡明會， 李亞瓊， 張 浩，魏 盛， 喬明琦

(1.山東中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)學(xué)院2017級碩士研究生，濟南 250355； 2.山東中醫(yī)藥大學(xué)中醫(yī)基礎(chǔ)理論研究所中醫(yī)情志學(xué)科，濟南 250355； 3.山東中醫(yī)藥大學(xué)情志病證研究科研創(chuàng)新團(tuán)隊，濟南 250355)

抑郁癥是一種身心疾病，患者臨床主要表現(xiàn)為情緒比較壓抑、快感缺乏、無價值感或罪惡感、常有自殺思維，且體重、食欲、睡眠和精力出現(xiàn)一系列變化。據(jù)統(tǒng)計，至2020年抑郁癥將成為對人類健康危害較大的疾病，最主要的原因為抑郁癥發(fā)病率、復(fù)發(fā)率極高且臨床治療比較棘手[1]。目前，國內(nèi)外對抑郁癥的研究從未間斷過，其發(fā)病機制揭示及有效干預(yù)藥物研制一直是醫(yī)學(xué)生命科學(xué)領(lǐng)域的研究熱點。近年來，為攻克抑郁癥的發(fā)病機制及致病因素等難題，研究人員做出了巨大努力，取得了飛躍性進(jìn)展。單胺類假說、神經(jīng)營養(yǎng)因子假說、細(xì)胞因子學(xué)說等成為目前常見的抑郁癥發(fā)病機制研究熱點。其中，對單胺遞質(zhì)的調(diào)節(jié)發(fā)揮抗抑郁作用的藥物是基于單胺假說的臨床一線抗抑郁藥，雖然其療效肯定，但普遍存在起效延遲、有效率低、不良反應(yīng)多等缺點，且單胺假說也不能解釋抑郁癥的全部現(xiàn)象。因此，近年來除單胺假說外的其他假說引起大家重視，炎癥假說認(rèn)為應(yīng)激刺激引起炎癥，最終導(dǎo)致抑郁癥的發(fā)生[2]?，F(xiàn)主要闡述炎癥機制在抑郁癥動物模型發(fā)病中的作用及炎癥機制與抑郁癥的關(guān)系，以為抑郁癥的臨床藥物治療提供新思路和方向。

1 與炎癥機制有關(guān)的抑郁癥動物模型

目前，抑郁癥動物模型的建立主要根據(jù)動物的行為表現(xiàn)和疾病的關(guān)系及動物的造模手段與疾病的相關(guān)性等原則。相關(guān)研究人員根據(jù)以上原則，建立了多種抑郁癥動物模型(絕望模型和獲得性無助模型)[3]：①Porsolt等[4]提出的模擬大、小鼠“行為絕望”的強迫游泳實驗”；②懸尾實驗也是一種“絕望模型”[5]，它和強迫游泳具有一樣的理論基礎(chǔ)，模擬出小鼠的行為絕望狀態(tài)；③Seligman和Beagley[6]用實驗動物(狗)模擬抑郁癥的某些主要特征提出了獲得性無助行為實驗(現(xiàn)多用大鼠代替狗來制作此模型)。

應(yīng)激是情感障礙中最常見的危險因素，抑郁樣行為的動物模型需用各種形式的應(yīng)激源來誘導(dǎo)，包括慢性腎上腺皮質(zhì)酮給藥、母嬰分離、社會挫敗及慢性不可預(yù)見性溫和應(yīng)激[7]。其具體操作方法如下：實驗動物被暴露在一系列應(yīng)激因子中，至少需要4周的壓力誘發(fā)抑郁樣狀態(tài)，這些典型的抑郁樣行為包括糖水偏好系數(shù)降低、運動總路程減少及體重減輕等。以上動物模型的異常行為改變?yōu)榕R床抑郁癥藥物治療提供有力證據(jù)，這證實了以上動物模型的預(yù)測效度，提示它們可以用來進(jìn)行人類抑郁癥發(fā)病機制的探索和開發(fā)針對性治療藥物。

與慢性不可預(yù)見性溫和應(yīng)激基本原理類似的還有社會挫敗應(yīng)激模型，社會挫敗是以種群內(nèi)個體的社交斗爭為基礎(chǔ)，使挫敗動物產(chǎn)生情感和精神壓力。社會挫敗應(yīng)激模型建立遵循以下原則：①居住鼠的模型制備選用個頭較大、體重較重以及生長周期較長的大鼠，以使其在與入侵鼠的打斗過程中占絕對優(yōu)勢。在模型的建立過程中，居住鼠會對入侵鼠進(jìn)行強烈的攻擊行為，結(jié)束的標(biāo)準(zhǔn)為入侵鼠發(fā)出痛苦的叫聲以及出現(xiàn)不再抵抗的行為[8]。②將入侵鼠放入保護(hù)籠(保護(hù)籠是帶孔透明的)，再放到居住鼠籠中，這個過程居住鼠與入侵鼠沒有辦法產(chǎn)生任何的交流行為，只存在“三覺”接觸，即視覺、嗅覺、觸覺接觸。社會應(yīng)激失敗的大鼠抑郁樣行為較顯著，包括社交回避、快感缺失、晝夜節(jié)律系統(tǒng)的中斷和代謝的變化[9]。

有動物實驗表明，抗抑郁藥能減輕炎癥反應(yīng)，舍曲林和帕羅西汀可顯著減少T淋巴細(xì)胞釋放腫瘤壞死因子-α[10]，帕羅西汀能阻斷α干擾素誘導(dǎo)的下丘腦白細(xì)胞介素(interleukin，IL)-1β水平升高[11]。近年來，免疫炎癥一直是國內(nèi)外研究的熱點，其與抑郁癥有密切聯(lián)系[12]。因此，合適的免疫炎癥動物模型是探索抑郁癥免疫炎癥假說的重要工具。Durairaj等[13]報道，脂多糖能誘導(dǎo)小鼠巨噬細(xì)胞中的腫瘤壞死因子-α和IL-6水平升高，帕羅西汀可降低IL-6水平，使腫瘤壞死因子-α水平升高，說明帕羅西汀通過不同的機制影響炎癥因子水平”。

情緒異常類疾病的炎癥機制受到醫(yī)學(xué)界的廣泛關(guān)注。臨床人群和臨床前動物的抑郁狀態(tài)通常均伴隨組織的炎性改變，包括胃黏膜組織、腸道組織及腦組織的炎性改變等。有研究通過采用氣體沖擊致大鼠局部腦創(chuàng)傷探討大鼠腦創(chuàng)傷后促炎癥細(xì)胞因子(腫瘤壞死因子-α、IL-6、IL-8)和抗炎癥細(xì)胞因子(IL-10)的動態(tài)變化發(fā)現(xiàn)，促炎癥細(xì)胞因子腫瘤壞死因子-α、IL-6與抗炎癥細(xì)胞因子IL-10呈正相關(guān)，說明促炎癥和抗炎癥細(xì)胞因子均參與了繼發(fā)性腦損傷[14]。

2 中樞免疫系統(tǒng)與抑郁癥的炎癥機制

先天免疫反應(yīng)是抵御外邪入侵的第一道防線。在遇到外部感染刺激物(細(xì)菌、病毒等)時，為了防止感染，先天性免疫細(xì)胞會立刻侵入該部位，清除入侵病原體和死亡細(xì)胞，產(chǎn)生促炎癥細(xì)胞因子，進(jìn)而產(chǎn)生更多的先天免疫細(xì)胞和適應(yīng)性免疫細(xì)胞；適應(yīng)性免疫細(xì)胞可以調(diào)節(jié)先天免疫細(xì)胞形成免疫記憶。

宋營改和任翊[15]認(rèn)為在真菌感染中，先天免疫與適應(yīng)性免疫起共同的作用，而免疫反應(yīng)是基于免疫細(xì)胞的功能可塑性。中樞神經(jīng)系統(tǒng)免疫的特異性可歸于血腦屏障及其保護(hù)機制。雖然中樞神經(jīng)系統(tǒng)的免疫細(xì)胞運輸機制尚不完全清楚，但腦組織仍保持穩(wěn)定的免疫監(jiān)視。中樞神經(jīng)系統(tǒng)在細(xì)胞間液衍生的可溶性抗原，可以通過星形膠質(zhì)細(xì)胞血管周圍通道流入腦脊髓。王偉和劉偉志[16]認(rèn)為，星形膠質(zhì)細(xì)胞作為非神經(jīng)元細(xì)胞分布廣、數(shù)量多，起著重要的作用。且他們還研究發(fā)現(xiàn)，重度抑郁癥患者腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)和功能發(fā)生了較明顯的改變。

星形膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中數(shù)量最多的膠質(zhì)細(xì)胞類型，其重要作用是維持神經(jīng)遞質(zhì)傳遞和血腦屏障的建立。星形膠質(zhì)細(xì)胞分為原漿星形膠質(zhì)和纖維星形膠質(zhì)兩大細(xì)胞，這是基于星形膠質(zhì)細(xì)胞的位置和形態(tài)來區(qū)分[17]。研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量在抑郁癥患者前額皮質(zhì)區(qū)顯著減少[18]，且其形態(tài)和功能在抑郁癥患者腦中也發(fā)生了較為明顯的改變[19]。以上研究表明，與傳統(tǒng)認(rèn)識不同，免疫細(xì)胞也浸潤到中樞神經(jīng)系統(tǒng)，這大大深化了大家對大腦免疫耐受的認(rèn)識。

大腦免疫反應(yīng)中的另一個免疫細(xì)胞為小膠質(zhì)細(xì)胞，小膠質(zhì)細(xì)胞作為中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的免疫細(xì)胞，對神經(jīng)元起重要的調(diào)控作用。有研究顯示，抑郁癥患者腦中的小膠質(zhì)細(xì)胞發(fā)生了明顯的改變[20]，小膠質(zhì)細(xì)胞由胚胎期第7天卵黃囊原始巨噬細(xì)胞產(chǎn)生，然后通過血管進(jìn)入腦實質(zhì)。小膠質(zhì)細(xì)胞是大腦中的主要細(xì)胞，它與其他膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元產(chǎn)生相互作用(有助于突觸的結(jié)構(gòu)形成)。在慢性炎癥的情況下，小膠質(zhì)細(xì)胞的激活有助于連接丟失的神經(jīng)突觸及被破壞的神經(jīng)回路。臨床研究發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者的小膠質(zhì)細(xì)胞及星形膠質(zhì)細(xì)胞被大量激活，炎癥因子表達(dá)水平明顯升高，提示神經(jīng)炎癥可能是誘發(fā)抑郁癥的重要機制之一。

浸潤的單核細(xì)胞促使巨噬細(xì)胞形成，巨噬細(xì)胞通常位于血管周圍間隙、脈絡(luò)叢和正常的腦膜。它們在細(xì)胞間液抗原呈遞、細(xì)胞因子信號轉(zhuǎn)導(dǎo)與調(diào)節(jié)血管內(nèi)皮細(xì)胞炎癥反應(yīng)中發(fā)揮重要作用[21]。在病理條件下，巨噬細(xì)胞能浸潤腦實質(zhì)，參與髓鞘抗原增生，并可攝食小膠質(zhì)細(xì)胞[22]。動物實驗結(jié)果表明，長期處于反復(fù)應(yīng)激條件下小鼠的外周血單核細(xì)胞會進(jìn)入腦組織，誘發(fā)焦慮和抑郁樣行為[23]。類似的研究結(jié)果證實，脾臟單核細(xì)胞也會遷移浸潤腦組織，造成相關(guān)腦區(qū)應(yīng)激敏感性神經(jīng)免疫反應(yīng)并誘發(fā)焦慮樣行為[24]。這表明，單核細(xì)胞/巨噬細(xì)胞在嚙齒類動物模型神經(jīng)炎癥反應(yīng)和行為調(diào)節(jié)中起重要作用。

3 促炎性細(xì)胞因子與抑郁癥的炎癥機制

細(xì)胞因子是由單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞和淋巴細(xì)胞等免疫細(xì)胞合成與分泌，在生理情況下，細(xì)胞因子能支持營養(yǎng)神經(jīng)元及對神經(jīng)的發(fā)生起重要作用。現(xiàn)階段關(guān)于細(xì)胞因子在抑郁癥發(fā)病中的作用與機制研究主要集中在腫瘤壞死因子-α、IL-1β及IL-6等促炎癥細(xì)胞因子，汪崇澤和盛國紅[25]通過動物實驗發(fā)現(xiàn)，給予促炎癥細(xì)胞因子誘導(dǎo)全身炎癥反應(yīng)可導(dǎo)致抑郁樣行為、快感缺乏。Durairaj等[13]實驗發(fā)現(xiàn)，帕羅西汀可通過不同的機制影響炎癥因子水平。長期慢性應(yīng)激和無助感的實驗動物常伴隨外周免疫炎癥途徑活化。應(yīng)激方式對細(xì)胞因子的調(diào)節(jié)具有細(xì)胞因子特異性和組織特異性，如束縛應(yīng)激可促使肝臟、中腦內(nèi)IL-6信使RNA、下丘腦內(nèi)IL-1β信使RNA、腦皮質(zhì)內(nèi)腫瘤壞死因子-α信使RNA表達(dá)水平升高，而外周血中腫瘤壞死因子-α蛋白表達(dá)水平下降，提示免疫激活與應(yīng)激具有相似的行為學(xué)效應(yīng)。因此，由免疫激活引起的炎癥反應(yīng)，尤其是細(xì)胞因子的過多分泌，可能是應(yīng)激調(diào)控抑郁病程的機制之一。

此外，服用西藥氟西汀或帕羅西汀能有效緩解大鼠的抑郁樣行為。陳永法和曹文帥[26]通過隨機對照試驗系統(tǒng)地評價了氟西汀與帕羅西汀治療抑郁癥的臨床效果和不良反應(yīng)，結(jié)果顯示在治療效果方面帕羅西汀組與氟西汀組的漢密爾頓抑郁量表得分差異無統(tǒng)計學(xué)意義；在不良反應(yīng)方面，帕羅西汀組的腹瀉發(fā)生率低于氟西汀組，而兩組頭痛、失眠、口干、惡心、嗜睡發(fā)生率比較差異無統(tǒng)計學(xué)意義。這說明，在不考慮成本的情況下，帕羅西汀和氟西汀在臨床上可相互替代。以上結(jié)果均證實，體內(nèi)各種促炎癥細(xì)胞因子參與了抑郁癥的發(fā)生發(fā)展。

4 免疫炎癥對抑郁癥炎癥的影響

已有證據(jù)表明免疫反應(yīng)異常對抑郁癥患者有影響，并證實了抑郁癥的早期炎癥理論[27]。另有研究表明，促炎細(xì)胞因子能改變單胺能與谷氨酸能神經(jīng)遞質(zhì)、神經(jīng)內(nèi)分泌激素、神經(jīng)營養(yǎng)因子[腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)]和小膠質(zhì)細(xì)胞的反應(yīng)[28-29]。如BDNF-酪氨酸激酶受體通路同時介導(dǎo)了動物的抑郁樣行為及炎癥反應(yīng)，但其具體機制仍不完全清楚，BDNF通過酪氨酸激酶受體發(fā)揮作用，在發(fā)育和成年期對神經(jīng)元存活、生長和可塑性起關(guān)鍵的神經(jīng)營養(yǎng)因子作用[30]。同時，應(yīng)激會減少海馬中BDNF的表達(dá)，這種反應(yīng)與神經(jīng)元的萎縮和丟失有關(guān)，這一過程可通過外源性給予BDNF逆轉(zhuǎn)[31]。與外源性BDNF作用類似，各種抗抑郁藥物均能增加海馬和前額葉皮質(zhì)BDNF信使RNA的表達(dá)[32]。且抑郁癥所誘發(fā)的促炎癥細(xì)胞因子變化可顯著改變BDNF的表達(dá)，如IL-1、脂多糖等可抑制海馬和前額葉皮質(zhì)等腦區(qū)內(nèi)的BDNF表達(dá)。以上證據(jù)強化了應(yīng)激、抑郁、神經(jīng)保護(hù)和細(xì)胞因子之間的緊密聯(lián)系，細(xì)胞因子進(jìn)一步誘導(dǎo)環(huán)加氧酶-2、前列腺素E2、趨化因子的上調(diào)，這與抑郁癥的神經(jīng)系統(tǒng)的化學(xué)物質(zhì)有相似之處[29]。此外，下丘腦-垂體-腎上腺軸也可通過與糖皮質(zhì)激素抵抗相關(guān)的反饋抑制機制參與炎癥相關(guān)的抑郁癥發(fā)生發(fā)展過程[33]。

一般來說，致炎性抑郁癥模型的造?？蛇x用脂多糖、卡介苗。這些模型的基本原理是提高促炎癥細(xì)胞因子水平，進(jìn)而誘發(fā)動物炎癥性病態(tài)行為[34]。隨后，炎癥性病態(tài)行為會慢慢消退，而抑郁樣行為會隨之增強。因此，這類模型的炎癥癥狀和抑郁樣行為會伴隨發(fā)生，用針對性藥物干預(yù)會顯示較好的預(yù)測效度。除直接的致炎性抑郁癥模型外，有證據(jù)表明，應(yīng)激和嗅球切除的抑郁模型同樣有免疫介導(dǎo)的炎癥反應(yīng)[35]，如慢性溫和性應(yīng)激可提高外周血的IL-1β、IL-6和腫瘤壞死因子-α水平，而習(xí)得性無助應(yīng)激會升高IL-1、IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α、IL-3、IL-10、IL-13、IL-17A、IL-5、IL-2、γ干擾素、巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1α和巨噬細(xì)胞炎性蛋白-1β水平。另一種應(yīng)用廣泛的抑郁癥應(yīng)激范式反復(fù)社會挫敗應(yīng)激會升高血漿IL-1、IL-6、IL-10β、單核細(xì)胞趨化蛋白-1、IL-7和血管內(nèi)皮生長因子水平[7]。以上研究證實了抑郁癥發(fā)病中神經(jīng)系統(tǒng)和免疫系統(tǒng)之間的復(fù)雜關(guān)聯(lián)，正是這兩個系統(tǒng)之間的平衡失調(diào)介導(dǎo)了情緒異?；緳C制，提示這一復(fù)雜調(diào)控機制有望成為中樞神經(jīng)系統(tǒng)藥物開發(fā)的有用靶點。如已有臨床研究開發(fā)非甾體抗炎藥作為抗抑郁治療或輔助治療用藥[36]。

5 小 結(jié)

抑郁癥是臨床常見的情志病，危害嚴(yán)重，病因病機復(fù)雜不明。因此，需要從不同的方面作為切入點，深入探索其發(fā)病機制，這不僅有望取得原創(chuàng)性突破，還對抑郁癥的防治和揭示其本質(zhì)具有重要的現(xiàn)實和理論意義。炎癥是抑郁癥的重要病因之一，然而關(guān)于兩者的關(guān)系及其具體機制仍有許多問題尚待解決。未來，需進(jìn)一步闡明免疫炎癥途徑在抑郁癥發(fā)生發(fā)展中的具體信號轉(zhuǎn)導(dǎo)機制，明確藥物抗抑郁治療的靶點，以提高抑郁癥的臨床治愈率。