基于代謝組學(xué)的抑郁癥研究進(jìn)展*

劉 振，周 寧，2，劉 通，王洋洋，劉振輝，張雅文，鄭曉珂，2△，馮衛(wèi)生，2△

（1河南中醫(yī)藥大學(xué)，2河南省中藥開發(fā)工程技術(shù)研究中心，河南鄭州 450046）

抑郁癥（depression）是一種常見的情感障礙性疾病，以顯著而持久的情緒低落為主要特征，同時(shí)伴有睡眠質(zhì)量差、食欲減退、思維遲鈍、精神不集中、興趣缺失等癥狀，嚴(yán)重者會(huì)有自殺傾向。近年來抑郁癥的發(fā)病率越來越高，給社會(huì)帶來的各種負(fù)擔(dān)也越來越重。據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道，全球抑郁癥患者超過3億，約占全球總?cè)丝诘?.4%［1-2］，2020 年抑郁癥將成為僅次于心血管疾病的第二大人類健康負(fù)擔(dān)，所造成的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)約2.5 萬億美元，占全球疾病總負(fù)擔(dān)的10%［2-3］。但抑郁癥的發(fā)病機(jī)制十分復(fù)雜，主要包括遺傳、下丘腦-垂體-腎上腺（hypothalamic-pituitaryadrenal gland，HPA）軸、細(xì)胞因子、神經(jīng)營養(yǎng)因子等多種影響因素，涉及到生理生化、心理與社會(huì)環(huán)境等諸多方面，相應(yīng)抗抑郁藥物的治療機(jī)制尚無法闡明［1］。因此抑郁癥的診斷主要是醫(yī)生依據(jù)漢密爾頓抑郁量表（Hamilton depression scale，HAMD）并結(jié)合患者的臨床癥狀、情緒表現(xiàn)、主訴等進(jìn)行評(píng)分和判斷。

代謝組學(xué)（metabolomics）是一門新興的系統(tǒng)生物學(xué)研究方法，通過對(duì)機(jī)體內(nèi)源性小分子代謝物及其涉及的代謝通路進(jìn)行分析，對(duì)探究代謝物與生理病理變化之間的相互關(guān)系以及藥物治療機(jī)制具有一定的指導(dǎo)意義，已經(jīng)在醫(yī)藥領(lǐng)域中的各個(gè)方面得到廣泛應(yīng)用，比如疾病診斷、藥理毒理、新藥研發(fā)、藥物篩選等［4］。近年來，應(yīng)用代謝組學(xué)的方法對(duì)抑郁癥的研究越來越多，有助于更深層次地探究抑郁癥的發(fā)病機(jī)制、抗抑郁藥的治療機(jī)制等。

本文綜合整理和分析了多篇基于代謝組學(xué)技術(shù)研究抑郁癥患者和抑郁動(dòng)物模型的文獻(xiàn)，從抑郁癥診斷生物標(biāo)志物、代謝通路、發(fā)病機(jī)制等方面進(jìn)行分析，總結(jié)了代謝組學(xué)技術(shù)在抑郁癥研究中取得的最新成果和進(jìn)展，以期為抑郁癥的相關(guān)研究提供有價(jià)值的信息和思路。

1 抑郁癥患者代謝組學(xué)診斷標(biāo)志物的研究

代謝組學(xué)是對(duì)機(jī)體內(nèi)源性小分子代謝產(chǎn)物的定性、定量分析，可以用于探究疾病狀態(tài)下代謝產(chǎn)物的異常變化，這些異常的代謝產(chǎn)物可以作為疾病診斷的生化指標(biāo)。血液和尿液是代謝組學(xué)中最常用的生物樣品，以其中的代謝產(chǎn)物作為疾病診斷的檢測(cè)指標(biāo)方便易得。近年來，代謝組學(xué)在疾病診斷方面的研究越來越多。本文匯總了基于代謝組學(xué)的抑郁癥患者相關(guān)研究文獻(xiàn)中出現(xiàn)次數(shù)（頻數(shù)）較高、在樣品中變化比較規(guī)律的主要標(biāo)志物，包括：丙氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸、葡萄糖、谷氨酸、亮氨酸、乳酸、檸檬酸、?；撬帷惲涟彼?、谷氨酰胺、纈氨酸、丙酮酸、色氨酸、甘氨酸、N-乙酰糖蛋白等，見表1。經(jīng)整理后發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者血液樣品中谷氨酸、乳酸、亮氨酸、異亮氨酸和N-乙酰糖蛋白以上升趨勢(shì)為主，酪氨酸、?；撬?、葡萄糖、5-羥色胺、丙酮酸和甘氨酸以下降趨勢(shì)為主；尿液中的丙氨酸、檸檬酸、?；撬帷⑵咸烟呛透拾彼嵋陨仙厔?shì)為主，苯丙氨酸以下降趨勢(shì)為主。因此，上述代謝物具有作為抑郁癥診斷標(biāo)志物的潛力，為抑郁癥臨床診斷標(biāo)志物提供了參考和備選。

表1 抑郁癥患者中的生物標(biāo)志物匯總Table 1.Summary of biomarkers in depressed patients

2 對(duì)抑郁癥患者進(jìn)行發(fā)病機(jī)制的探討

2.1 抑郁癥患者生物標(biāo)志物通路的富集分析 把表1 中的標(biāo)志物上傳到MetaboAnalyst 4.0 在線數(shù)據(jù)分析軟件進(jìn)行Pathway Analysis 功能分析，結(jié)果顯示，這些標(biāo)志物主要涉及的信號(hào)通路（均為Impact＞0.2）有：（1）苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成；（2）D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝；（3）?；撬岷蛠喤；撬岽x；（4）淀粉和蔗糖代謝；（5）苯丙氨酸代謝；（6）丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸代謝；（7）甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝，見圖1和表2。

Figure 1.Pathway Analysis results of high-frequency consensus markers in depressed patients.圖1 抑郁癥患者高頻共有標(biāo)志物的Pathway Analysis結(jié)果

表2 抑郁癥患者體內(nèi)代謝通路分析結(jié)果總結(jié)Table 2.Summary of metabolic pathways in depressed patients

2.2 抑郁癥患者生物標(biāo)志物的生物學(xué)功能分析大量研究表明，抑郁癥患者體內(nèi)谷氨酸-谷氨酰胺紊亂與抑郁癥的發(fā)病機(jī)制息息相關(guān)，過高的谷氨酸會(huì)產(chǎn)生神經(jīng)毒性，造成神經(jīng)損傷［23］；谷氨酰胺是谷氨酸的合成前體，在腦組織中主要通過星形膠質(zhì)細(xì)胞實(shí)現(xiàn)谷氨酰胺-谷氨酸之間的轉(zhuǎn)化［23］，谷氨酰胺水平上升可能是對(duì)抗高濃度谷氨酸神經(jīng)毒性的補(bǔ)償行為［4-5］。本文涉及到的文章里患者血液中谷氨酸含量全部表現(xiàn)為上升趨勢(shì)；而谷氨酰胺水平變化紊亂，表明抑郁癥患者體內(nèi)谷氨酸-谷氨酰胺系統(tǒng)代謝紊亂。

色氨酸作為5-羥色胺合成的前體，其含量可以反應(yīng)體內(nèi)5-羥色胺的情況，血液中色氨酸水平與色氨酸-犬尿氨酸代謝途徑息息相關(guān)［6，17］。研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者血液樣品中5-羥色胺都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，而色氨酸含量升降不一，意味著患者體內(nèi)色氨酸代謝途徑紊亂，5-羥色胺合成降低。苯丙氨酸是必需氨基酸，可作為酪氨酸和體內(nèi)兒茶酚胺（酪胺、多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素）的合成前體［4］。抑郁癥患者血液和尿液樣品中酪氨酸含量主要呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，推測(cè)其多巴胺和去甲腎上腺素合成可能也會(huì)降低，抑郁患者血液樣品中苯丙氨酸含量升降不一，而酪氨酸水平降低，表明抑郁癥患者體內(nèi)酪氨酸和苯丙氨酸代謝途徑紊亂，推測(cè)可能是由于苯丙氨酸羥化酶的活性降低造成的［24］。以上結(jié)果表明抑郁癥患者體內(nèi)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)代謝途徑紊亂，單胺類神經(jīng)遞質(zhì)含量可能呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，比如5-羥色胺下調(diào)。

文獻(xiàn)報(bào)告顯示患者血液中葡萄糖和丙酮酸含量以下降為主，但是患者尿液中葡萄糖含量升高，丙酮酸是糖酵解的產(chǎn)物并參與三羧酸循環(huán)［1］，理論上葡萄糖和丙酮酸的缺乏會(huì)導(dǎo)致三羧酸循環(huán)受阻，患者體內(nèi)檸檬酸水平會(huì)下調(diào)，但是相關(guān)研究中患者尿液中的檸檬酸水平卻出現(xiàn)了上調(diào)變化，可能是由于患者體內(nèi)出現(xiàn)檸檬酸堆積而導(dǎo)致尿液中水平上調(diào)［6］。丙氨酸是一種生糖氨基酸，高度集中在肌肉中作為其主要的能量來源，并且丙氨酸、甘氨酸與丙酮酸都可以相互轉(zhuǎn)化［17］，因此它們是葡萄糖代謝的重要參與者和調(diào)節(jié)劑，并參與能量代謝。在血液樣品中丙氨酸含量變化比較紊亂，甘氨酸以降低為主，在尿液中兩者均以上升為主，推測(cè)患者體內(nèi)甘氨酸和丙氨酸代謝出現(xiàn)紊亂。此外，患者血液和尿液樣品中都檢測(cè)到異常的乳酸，可能出現(xiàn)了乳酸堆積現(xiàn)象。因此，根據(jù)抑郁癥患者體內(nèi)葡萄糖、丙酮酸、丙氨酸、甘氨酸、檸檬酸和乳酸含量的變化推測(cè)抑郁癥患者體內(nèi)糖酵解、三羧酸循環(huán)等能量代謝途徑發(fā)生紊亂，這一現(xiàn)象可能與抑郁癥患者活動(dòng)能力下降相吻合。

研究表明抑郁癥的發(fā)生與氧化應(yīng)激關(guān)系密切［4］，乙酰糖蛋白是一種急性期蛋白，是一種炎癥介質(zhì)，其水平變化可以直觀反映機(jī)體對(duì)內(nèi)外因素（感染或壓力等）的反應(yīng)［5］。文獻(xiàn)數(shù)據(jù)表明，N-乙酰糖蛋白含量在患者血液樣品中都呈上升趨勢(shì)，提示抑郁癥患者機(jī)體氧化應(yīng)激程度提高，并可能伴有炎癥反應(yīng)加劇現(xiàn)象。

亮氨酸、異亮氨酸及纈氨酸是人體的必需氨基酸，都屬于支鏈氨基酸。研究表明，支鏈氨基酸與神經(jīng)遞質(zhì)5-羥色胺合成密切相關(guān)，與5-羥色胺合成前體存在競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用［5］，并且纈氨酸、亮氨酸和異亮氨酸的生物合成途徑在調(diào)節(jié)機(jī)體應(yīng)激、蛋白質(zhì)合成及能量代謝等方面都起著重要作用［4］。本文總結(jié)發(fā)現(xiàn)患者體內(nèi)血液中異亮氨酸以上升為主，而亮氨酸與纈氨酸變化有升有降，說明患者體內(nèi)支鏈氨基酸代謝比較紊亂，也印證了抑郁癥患者體內(nèi)單胺類神經(jīng)遞質(zhì)合成不足，出現(xiàn)氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)及能量代謝紊亂的現(xiàn)象。

對(duì)上述標(biāo)志物及其涉及到的代謝通路和生物學(xué)功能分析進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建，如圖2 所示。通過上述分析得知，抑郁癥患者體內(nèi)神經(jīng)遞質(zhì)代謝、苯丙氨酸代謝、酪氨酸代謝、谷氨酸-谷氨酰胺系統(tǒng)代謝、糖酵解途徑及三羧酸循環(huán)等出現(xiàn)紊亂，與圖1 涉及的代謝途徑相吻合；并且可能伴有氧化應(yīng)激程度升高、炎癥反應(yīng)發(fā)生等。由此推測(cè)抑郁癥患者的發(fā)病機(jī)制可能與這些代謝途徑和生物學(xué)功能紊亂有關(guān)。

3 基于慢性溫和應(yīng)激刺激抑郁癥動(dòng)物的實(shí)驗(yàn)研究

3.1 抑郁癥動(dòng)物模型研究概況 隨著抑郁癥研究的逐漸增多，建立合理且可操作性強(qiáng)的動(dòng)物模型至關(guān)重要，常用的造模方法有慢性不可預(yù)知性溫和應(yīng)激（chronic unpredicted mild stress，CUMS）模型、慢性社會(huì)挫敗應(yīng)激（chronic social defeat stress，CSDS）模型、習(xí)得性無助（learned helplessness，LH）模型、慢性束縛應(yīng)激（chronic restraint stress，CRS）模型、脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）誘導(dǎo)法和皮質(zhì)酮（corticos?terone，CORT）誘導(dǎo)法等。應(yīng)激刺激與抑郁癥的發(fā)生發(fā)展密切相關(guān)，應(yīng)激刺激不僅可以誘發(fā)抑郁癥，而且可以加重抑郁程度。人長(zhǎng)期處于慢性、低強(qiáng)度的日常生活壓力下是誘發(fā)抑郁癥的主要原因之一，這與CUMS抑郁動(dòng)物模型的誘因十分相似，本部分對(duì)近年來基于CUMS 抑郁動(dòng)物的相關(guān)文獻(xiàn)進(jìn)行篩選并總結(jié)分析。

3.2 CUMS抑郁癥動(dòng)物模型的生物標(biāo)志物小結(jié)及通路富集分析 本文總結(jié)了CUMS 抑郁模型相關(guān)文獻(xiàn)中出現(xiàn)頻率較高的生物標(biāo)志物，并對(duì)比其變化規(guī)律，結(jié)果如表3 所示。在CUMS 模型生物樣品中主要受到影響的標(biāo)志物包括葡萄糖、谷氨酸、谷氨酰胺、乳酸、丙氨酸、苯丙氨酸、肌酸等。在CUMS 動(dòng)物血液樣品中葡萄糖、乳酸、谷氨酰胺和甘氨酸的含量以上升為主，亮氨酸、丙酮酸、肌酸、色氨酸和酪氨酸以下降為主，而谷氨酸、丙氨酸、異亮氨酸、纈氨酸和苯丙氨酸的變化比較紊亂，沒有較為規(guī)律的升降趨勢(shì)；在CUMS動(dòng)物尿液樣品中谷氨酰胺水平以上升為主，檸檬酸和色氨酸以下降為主；在CUMS 動(dòng)物腦組織樣品中谷氨酰胺水平以上升為主，乳酸、亮氨酸、異亮氨酸、纈氨酸、脯氨酸和色氨酸以下降為主，N-乙酰天冬氨酸和谷氨酸變化比較紊亂。

Figure 2.The biomarkers and their metabolic network map of depressed patients.Red solid circle：biomarker content rises in the sample；green solid circle：biomarker content decreases in the sample；red hollow circle：biomarker content presumably rises in the body；green hollow circle：biomarker content presumably decreases in the body；gray solid circle：biomarker content varies in the sample.TCA：tricarboxylic acid cycle；HPA：hypothalamic-pituitary-adrenal axis；blood：serum or plasma samples.圖2 抑郁癥患者生物標(biāo)志物及其代謝網(wǎng)絡(luò)圖

將表3 中主要的生物標(biāo)志物導(dǎo)入MetaboAnalyst 4.0 在線數(shù)據(jù)庫進(jìn)行通路分析。如圖3 和表4 所示，抑郁癥動(dòng)物體內(nèi)發(fā)生紊亂的主要代謝通路包括：（1）苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成；（2）D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝；（3）淀粉和蔗糖代謝；（4）苯丙氨酸代謝；（5）丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸代謝；（6）甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝。

3.3 CUMS抑郁癥動(dòng)物生物標(biāo)志物的生物學(xué)功能分析 谷氨酸是一種興奮性的神經(jīng)遞質(zhì)，腦組織中一半以上的神經(jīng)元依賴其進(jìn)行信號(hào)傳導(dǎo)［25-26，37］，過高的谷氨酸會(huì)引起神經(jīng)毒性，谷氨酰胺-谷氨酸循環(huán)對(duì)其在機(jī)體內(nèi)的含量至關(guān)重要［23］。在CUMS 抑郁模型動(dòng)物血液、腦組織中谷氨酸的含量變化趨勢(shì)比較紊亂，谷氨酰胺含量在血液和腦組織樣品中以上升為主。以上結(jié)果說明在CUMS抑郁模型動(dòng)物體內(nèi)谷氨酸-谷氨酰胺代謝紊亂，推測(cè)可能與慢性應(yīng)激刺激導(dǎo)致動(dòng)物大腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞的損傷有關(guān)［23］。N-乙酰天冬氨酸在神經(jīng)細(xì)胞線粒體中合成，是哺乳動(dòng)物中樞神經(jīng)中濃度第二高的高分子，其前體N-乙酰天冬氨酰谷氨酸可以抑制谷氨酸的釋放［36］，并且腦內(nèi)過低的N-乙酰天冬氨酸含量意味著神經(jīng)元受到損傷［38］。本文發(fā)現(xiàn)N-乙酰天冬氨酸在CUMS 動(dòng)物腦內(nèi)含量變化有升有降，意味著其腦內(nèi)N-乙酰天冬氨酸代謝紊亂。甘氨酸不僅是一種抑制性的神經(jīng)遞質(zhì)，對(duì)于神經(jīng)突觸的重塑性也十分重要。甘氨酸含量在CUMS 抑郁模型動(dòng)物血液樣品中以上升為主，甘氨酸過量積累也可能與抑郁癥的病理生理有關(guān)［26，31，37］，并且腦組織中甘氨酸減少可能意味著抑郁動(dòng)物腦內(nèi)神經(jīng)過度興奮。以上總結(jié)說明CUMS 處理過程會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)代謝發(fā)生紊亂，并且可能出現(xiàn)相應(yīng)的神經(jīng)細(xì)胞損傷。

苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸均屬于芳香族氨基酸［33］。色氨酸是合成5-羥色胺的前體［23，25］，而5-羥色胺水平下降是抑郁癥一大顯著特征［54］。CUMS 抑郁模型動(dòng)物血液和尿液樣品中色氨酸含量主要以降低為主，意味著5-羥色胺合成可能也會(huì)降低，推測(cè)CUMS 處理過程使抑郁癥模型動(dòng)物體內(nèi)色氨酸-5-羥色胺代謝出現(xiàn)障礙。酪氨酸是一種必需氨基酸，是合成多巴胺、腎上腺素和去甲腎上腺素等兒茶酚胺類神經(jīng)遞質(zhì)的前體［8］。苯丙氨酸可以經(jīng)過苯丙氨酸羥化酶的作用合成酪氨酸［24］，并且苯丙氨酸與色氨酸具有競(jìng)爭(zhēng)性［59］。CUMS 模型動(dòng)物血液和尿液中苯丙氨酸含量變化紊亂，而血樣中酪氨酸含量呈下降趨勢(shì)，推測(cè)苯丙氨酸羥化酶的活性可能降低，進(jìn)而導(dǎo)致酪氨酸含量下降及苯丙氨酸代謝紊亂。這表明CUMS 處理造成動(dòng)物抑郁癥狀可能與色氨酸、苯丙氨酸、酪氨酸等氨基酸代謝途徑紊亂有關(guān)。

表3 CUMS抑郁癥模型的生物標(biāo)志物匯總Table 3.Summary of biomarkers in CUMS depression animal models

Figure 3.Pathway Analysis results of high-frequency consensus markers in CUMS depression model animals.圖3 CUMS抑郁癥模型動(dòng)物共有高頻標(biāo)志物Pathway Analysis分析結(jié)果

表4 CUMS抑郁癥模型動(dòng)物體內(nèi)代謝通路分析的結(jié)果總結(jié)Table 4.Summary of metabolic pathways in CUMS depression model animals

CUMS動(dòng)物血液樣品中葡萄糖的變化比較紊亂，但是其含量以上升為主。葡萄糖是哺乳動(dòng)物主要的供能物質(zhì)，葡萄糖紊亂標(biāo)志著機(jī)體能量代謝受到影響。葡萄糖穩(wěn)態(tài)與體內(nèi)多種生理活動(dòng)息息相關(guān)。大鼠長(zhǎng)期處于應(yīng)激刺激下會(huì)造成HPA 軸持續(xù)性興奮，進(jìn)而導(dǎo)致皮質(zhì)酮過度分泌［60］，皮質(zhì)酮可以調(diào)節(jié)糖代謝，使糖原、脂類、蛋白等物質(zhì)更多地轉(zhuǎn)化成葡萄糖，提高血糖濃度［28］。因此，推測(cè)CUMS 動(dòng)物血液樣品中葡萄糖的升高可能是由于其長(zhǎng)期處于應(yīng)激刺激下導(dǎo)致HPA 軸過度興奮引起的，說明CUMS 過程誘發(fā)模型動(dòng)物出現(xiàn)抑郁癥狀很可能是HPA軸過度興奮引起的。

CUMS動(dòng)物血液樣品中乳酸上升，說明抑郁模型動(dòng)物體內(nèi)糖酵解途徑增強(qiáng)，造成乳酸堆積。腦組織的能量供給是由糖酵解過程提供的，在CUMS 動(dòng)物腦組織中乳酸的含量降低，可能是腦供能不足的表現(xiàn)。肌酸-磷酸肌酸系統(tǒng)對(duì)細(xì)胞能量轉(zhuǎn)運(yùn)至關(guān)重要，并且是腦內(nèi)的重要供能物質(zhì)［30，33］，在抑郁大鼠血液樣品中檢測(cè)到肌酸水平以降低為主，腦內(nèi)含量變化紊亂，說明CUMS 抑郁模型動(dòng)物腦部能量供應(yīng)受到影響。檸檬酸是三羧酸循環(huán)中的中間產(chǎn)物，影響機(jī)體的能量代謝和糖酵解過程［53-54］，其含量變化在CUMS抑郁動(dòng)物血液樣品中表現(xiàn)比較紊亂，而在尿液樣品以下降為主，結(jié)合血液樣品中葡萄糖的含量變化，說明CUMS 處理過程會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)三羧酸循環(huán)反應(yīng)紊亂。丙氨酸和甘氨酸可以與丙酮酸可以相互轉(zhuǎn)化，并生成乙酰輔酶A 進(jìn)入到三羧酸循環(huán)中參與能量代謝［17，31］?？偨Y(jié)發(fā)現(xiàn)，在CUMS動(dòng)物血液樣品中丙酮酸水平都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，甘氨酸含量以上升為主，而丙氨酸含量升降參半，沒有明顯規(guī)律，同樣說明其體內(nèi)能量代謝紊亂。因此，綜合CUMS 抑郁模型動(dòng)物體內(nèi)乳酸、肌酸、甘氨酸、檸檬酸、甘氨酸、丙氨酸、丙酮酸及葡萄糖的含量變化，推測(cè)CUMS 處理過程會(huì)導(dǎo)致動(dòng)物體內(nèi)能量代謝紊亂，出現(xiàn)供能不足，這與抑郁癥動(dòng)物運(yùn)動(dòng)能力下降，活動(dòng)減少的癥狀相符合。

膽堿的代謝產(chǎn)物包括甲胺、二甲胺、三甲胺等單胺類物質(zhì)；氧化三甲胺（trimethylamine oxide，TMAO）是三甲胺經(jīng)過腸道微生物調(diào)節(jié)的代謝產(chǎn)物［32，40-41］。CUMS 動(dòng)物血液樣品中TMAO 都呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，說明CUMS 抑郁模型動(dòng)物體內(nèi)腸道菌群紊亂，其調(diào)節(jié)功能受到影響，這可能與抑郁癥動(dòng)物食欲減退密切相關(guān)。

與抑郁癥患者相似，CUMS 動(dòng)物體內(nèi)亮氨酸、異亮氨酸及纈氨酸相關(guān)代謝也受到影響。在血液樣品中異亮氨酸和纈氨酸變化紊亂，亮氨酸以降低為主，而在腦組織中三者皆出現(xiàn)下降趨勢(shì)。這說明CUMS動(dòng)物體內(nèi)支鏈氨基酸代謝比較紊亂，也出現(xiàn)了單胺類神經(jīng)遞質(zhì)合成不足、氧化應(yīng)激、炎癥反應(yīng)及能量代謝紊亂的現(xiàn)象。

對(duì)上述標(biāo)志物及其涉及的代謝途徑和生物學(xué)功能進(jìn)行代謝網(wǎng)絡(luò)圖構(gòu)建，結(jié)果如圖4 所示。通過上述分析得知，動(dòng)物經(jīng)過CUMS 處理可能會(huì)引起神經(jīng)遞質(zhì)代謝紊亂，包括5-羥色胺、多巴胺和去甲腎上腺素合成減少以及甘氨酸合成增加；慢性應(yīng)激刺激導(dǎo)致星形膠質(zhì)細(xì)胞損傷和HPA 軸持續(xù)興奮（皮質(zhì)酮過度分泌）；能量代謝紊亂，包括糖酵解上調(diào)（乳酸堆積）、三羧酸循環(huán)紊亂等。由此推測(cè)CUMS 處理造成模型動(dòng)物出現(xiàn)抑郁癥狀可能是由于上述通路受到影響造成的。

Figure 4.The metabolic network in CUMS depression model animals.Red solid circle：biomarker content rises in the sample；green solid circle：biomarker content decreases in the sample；red hollow circle：biomarker content presumably rises in the body；green hollow circle：biomarker content presumably decreases in the body；gray solid circle：biomarker content varies in the sample.TCA：tricarboxylic acid cycle；HPA：hypothalamic-pituitary-adrenal axis；TMAO：trimethylamine oxide；brain：hippocampus or other brain tissues；blood：serum or plasma samples.圖4 CUMS抑郁癥模型動(dòng)物體內(nèi)代謝網(wǎng)絡(luò)圖

4 抑郁癥動(dòng)物模型與抑郁癥患者發(fā)病機(jī)理的對(duì)比分析

抑郁癥患者和CUMS 抑郁模型動(dòng)物生物樣品中出現(xiàn)的共有標(biāo)志物包括谷氨酸、纈氨酸、亮氨酸、異亮氨酸、谷氨酰胺、丙酮酸、乳酸、檸檬酸、葡萄糖、甘氨酸、酪氨酸、色氨酸、苯丙氨酸和丙氨酸，見圖5A。其中乳酸在抑郁癥患者和抑郁癥模型動(dòng)物血液樣品中的含量都以上升趨勢(shì)為主，酪氨酸和丙酮酸在血液樣品中以下降趨勢(shì)為主；但尿液中檸檬酸含量，以及血液中甘氨酸、葡萄糖等含量的主要變化趨勢(shì)則相反。這些標(biāo)志物變化趨勢(shì)的不同也可能是由于研究對(duì)象、個(gè)體差異、檢測(cè)方法等因素造成的。以上結(jié)果說明CUMS 造模方法對(duì)動(dòng)物體內(nèi)整體代謝的影響與抑郁癥患者具有很大的相似性，但是個(gè)別標(biāo)志物及其在機(jī)體內(nèi)的變化趨勢(shì)可能會(huì)有一定差異，提示采用動(dòng)物模型研究抑郁癥時(shí)，與抑郁癥患者一致的指標(biāo)可能是潛在的研究靶點(diǎn)。

通過對(duì)兩者總結(jié)的標(biāo)志物在MetaboAnalyst 4.0進(jìn)行Pathway Analysis 功能分析可知，CUMS 模型動(dòng)物和抑郁癥患者體內(nèi)主要受到影響的共同代謝通路包括：苯丙氨酸、酪氨酸和色氨酸的生物合成；D-谷氨酰胺和D-谷氨酸代謝；淀粉和蔗糖代謝；苯丙氨酸代謝；丙氨酸、天門冬氨酸和谷氨酸代謝；甘氨酸、絲氨酸和蘇氨酸代謝，見圖5B。這些結(jié)果表明，模型動(dòng)物體內(nèi)受到CUMS 處理影響的代謝通路與抑郁癥患者體內(nèi)受影響的代謝通路具有極高的相似性，即CUMS 造模方法在一定程度上可以模擬抑郁癥患者體內(nèi)的代謝特征。

Figure 5.Venn diagrams of biomarkers（A）and metabolic pathways（B）in CUMS depression model animals and depressed patients.圖5 抑郁癥模型動(dòng)物與抑郁癥患者標(biāo)志物及代謝通路的Venn圖

5 結(jié)論

在抑郁癥患者中發(fā)現(xiàn)，特定生物樣品中含量變化具有規(guī)律性的生物標(biāo)志物包括：血液中含量上升的谷氨酸、亮氨酸、異亮氨酸和N-乙酰糖蛋白，含量下降酪氨酸和5-羥色胺；尿液中含量上升的丙氨酸和檸檬酸，含量下降的苯丙氨酸等。這些生物標(biāo)志物具有作為抑郁癥診斷標(biāo)志物的潛力。通過對(duì)抑郁癥模型和抑郁癥患者的生物標(biāo)志物及其涉及的代謝通路整理分析發(fā)現(xiàn)，抑郁癥的發(fā)病機(jī)制主要包括能量代謝異常、HPA 軸過度興奮、神經(jīng)細(xì)胞損傷、氨基酸代謝、氨基酸類神經(jīng)遞質(zhì)代謝異常及神經(jīng)信號(hào)傳導(dǎo)障礙、氧化應(yīng)激與炎癥反應(yīng)等。總結(jié)發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者與CUMS 模型受到影響的生物標(biāo)志物和代謝通路十分相似，說明CUMS 造模過程可以在一定程度上模擬抑郁癥患者體內(nèi)的代謝特征，即CUMS 造模方法具有合理性。

6 展望

本文通過對(duì)近年來關(guān)于抑郁癥模型動(dòng)物和抑郁癥患者生物樣品的代謝組學(xué)研究進(jìn)行整理分析，總結(jié)了具有抑郁癥診斷潛力的標(biāo)志物、抑郁癥可能的發(fā)病機(jī)制等內(nèi)容，但是由于可參考文獻(xiàn)數(shù)量有限，一些標(biāo)志物和代謝通路的規(guī)律性總結(jié)會(huì)有一定的局限性，相信隨著相關(guān)研究的增多，這些研究成果一定會(huì)給抑郁癥的診斷、發(fā)病機(jī)制和治療提供極大的幫助。