精神分裂癥與髓鞘異常機制相關性實驗研究進展

趙 磊，趙永厚

（1.黑龍江中醫(yī)藥大學，黑龍江 哈爾濱150040 ；2.黑龍江神志醫(yī)院，黑龍江 哈爾濱150036；3.黑龍江神志醫(yī)院博士后科研工作站，黑龍江 哈爾濱150036；4.復旦大學博士后中西醫(yī)結(jié)合流動站，上海200433）

精神分裂癥作為一類常見的精神疾病，嚴重地威脅著人類的身心健康，其發(fā)病特點是思維情感方式不協(xié)調(diào)、脫離實際生活環(huán)境等多方面的思想和行為障礙。精神分裂癥病程長，且極易復發(fā)和惡化，常導致患者勞動力喪失。為了尋找精神分裂癥診斷和治療的新方法，越來越多的研究者將關注點聚焦在精神分裂癥的發(fā)病機制上。

目前多項研究已證明，精神分裂癥的發(fā)生與發(fā)展與具有成髓鞘功能的少突膠質(zhì)細胞的發(fā)育異常及髓鞘自身的功能障礙之間的關系十分密切［1］。髓鞘主要由少突膠質(zhì)細胞包繞軸突而成。成熟的少突膠質(zhì)細胞能夠合成如髓鞘堿性蛋白（myelin basic protein，MBP）、髓鞘蛋白質(zhì)脂質(zhì)蛋白（myelin proteolipid protein，MPLP）、髓鞘相關糖蛋白（myelin associated glycoprotein，MAG）和少突膠質(zhì)細胞糖蛋白（myelin oligodendroglia glycoprotein，MOG）等在內(nèi)的多種蛋白。有證據(jù)顯示髓鞘發(fā)育每個階段異常都可能和精神分裂癥的發(fā)生機制相關［2］。少突膠質(zhì)細胞是主要的成髓鞘細胞，其在保障軸突的電傳導功能方面具有重要意義［3］。有證據(jù)表明精神分裂癥患者因為少突膠質(zhì)細胞異常導致髓鞘完整性受到影響［4］，提示嚴重精神疾病的發(fā)生可能和少突膠質(zhì)細胞的病理改變有關［5］。

近年來，越來越多的學者從動物實驗研究角度探究髓鞘異常與精神分裂癥發(fā)病機制的相關性，并取得了豐碩的成果，現(xiàn)將近年來髓鞘異常與精神分裂癥相關性動物實驗研究進行梳理并綜述如下。

1 行為學觀察

有學者［6-8］使用含雙環(huán)己酮草酰二腙（cuprizone，CPZ）的混合鼠飼料飼喂6 周建立精神分裂癥樣小鼠模型，進行行為學實驗檢測，結(jié)果表明曠場實驗中，實驗組小鼠較空白對照組在中央?yún)^(qū)活動更活躍；在高架十字迷宮實驗中，實驗組小鼠較空白對照組在開臂內(nèi)活動同樣更加活躍，而兩組小鼠在其余三項行為學觀察結(jié)果之間的差異不具有統(tǒng)計學意義?？紫槿绲龋?］利用地卓西平馬來酸鹽（dizocilpine maleate，MK-801）誘導精神分裂癥小鼠模型，造模后進行行為學測試。測試結(jié)果表明實驗組小鼠在水迷宮實驗中表現(xiàn)出逃避潛伏期增加等行為。其他學者［9］觀察CPZ 介導建立的不同月齡精神分裂癥樣模型小鼠及條件性敲除少突膠質(zhì)細胞內(nèi)少突膠質(zhì)細胞轉(zhuǎn)錄因子2（oligodendrocyte transcription factor 2，Olig2）的轉(zhuǎn)基因小鼠，兩項研究分別采用曠場實驗及曠場實驗+高架十字迷宮實驗的方法進行行為學觀察，前項實驗結(jié)果顯示在中心區(qū)域，相比于對照組小鼠，各年齡組內(nèi)實驗組小鼠活動路程均明顯減少。后一項實驗結(jié)果顯示Olig2 基因敲除小鼠相比Olig2 野生型小鼠表現(xiàn)出探索欲望更強及過分好奇。

2 神經(jīng)組織鏡下形態(tài)觀察

多項研究結(jié)果顯示，精神分裂癥患者少突膠質(zhì)細胞的密度明顯降低，其中以前額葉［10，11］、角回、扣帶回前皮質(zhì)［12］以及海馬［13，14］中尤為顯著，精神分裂癥患者的尸檢發(fā)現(xiàn)，其海馬內(nèi)髓鞘堿性蛋白含量減少［15］。多種神經(jīng)影像學證據(jù)表明，精神分裂癥患者的前額葉、內(nèi)囊前肢［16］、額葉、顳葉［17］、顳枕區(qū)［18，19］白質(zhì)體積縮小，髓鞘水分數(shù)降低，以胼胝體左側(cè)膝部為著［20］。

有學者采用磁共振彌散張量成像觀察精神分裂癥患者額葉、頂葉、顳葉白質(zhì)及胼胝體、海馬等的情況，發(fā)現(xiàn)其各向異性分數(shù)（fractional anisotropy，F(xiàn)A）值低于正常值且未發(fā)現(xiàn)FA 值高于正常值的腦區(qū)［21］，前額葉內(nèi)側(cè)皮質(zhì)、島葉和合并鉤束的白質(zhì)磁化轉(zhuǎn)移率均顯著降低［22］。

基因組學研究顯示精神分裂癥的患病與多項基因的突變及表達異常相關［23］，在精神分裂癥患者的尸檢及免疫組化中，其腦白質(zhì)髓鞘蛋白的表達異常減少，少突膠質(zhì)細胞相關蛋白的表達［24-26］也呈現(xiàn)低水平。

少突膠質(zhì)細胞分泌的的標記物眾多。MBP 由成熟少突膠質(zhì)細胞所分泌，常作為髓鞘的標記物［27］，其他標記物還包括2，3-環(huán)核苷酸3 磷酸水解酶（2'，3'-cyclic nucleotide 3'phosphodiesterase，CNPase），抗結(jié)腸腺瘤性結(jié)腸息肉病蛋白抗體（anti-Adenomatous polyposis coli protein，CC1），髓鞘蛋白MBP，MPLP，MOG 等。CNPase 為髓鞘的組成蛋白之一，成熟期的少突膠質(zhì)細胞的特性之一便是可 以 特 異 性 表 達CNPase 蛋 白［28］，因 此 通 過 檢 測CNPase 蛋白的表達可以反之推測出成熟期少突膠質(zhì)細胞的數(shù)量。CC1 亦是成熟少突膠質(zhì)細胞標記物之一，可以較清楚地顯示出少突膠質(zhì)細胞的胞體形態(tài)。

2.1 免疫組織化學染色 有研究利用不同濃度MK-801 腹腔注射，持續(xù)給藥14 d 誘導精神分裂癥小鼠模型，模型制備2 周后采用MBP 免疫組織化學染色法觀察各組小鼠大腦MBP 表達含量及脫髓鞘情況［7］。結(jié)果顯示各模型組小鼠大腦胼胝體區(qū)MBP 染色較空白對照組均顯著性降低。有學者［7］利用含CPZ 的混合鼠飼料飼喂6 周建立精神分裂癥樣小鼠模型，對照組飼喂標準飼料。之后采用MBP免疫組織化學染色法觀察實驗組及對照組小鼠大腦MBP 表達含量情況。結(jié)果顯示CPZ 處理組海馬區(qū)域MBP 陽性染色基本消失，表現(xiàn)出明顯的脫髓鞘改變。有其他學者［8］利用同樣的造模方法處理后，從已經(jīng)行為學檢驗造模成功的小鼠中每組隨機選取5 只進行MBP 免疫組化染色。結(jié)果顯示同空白對照組相比實驗組小鼠的胼胝體染色更淺。亦有學者［8］觀察CPZ 介導建立的不同月齡精神分裂癥樣模型小鼠腦組織LFB 染色情況，結(jié)果顯示各年齡組CPZ 小鼠胼胝體區(qū)均有不同程度的髓鞘脫失；與此同時通過免疫組織化學染色觀察各組小鼠MBP及CC1 染色情況，結(jié)果發(fā)現(xiàn)0.2%CPZ 處理6 周后，不同年齡CPZ 及空白對照組小鼠胼胝體及皮層區(qū)MBP 表達呈現(xiàn)顯著差異；與空白對照組相比，各年齡組CPZ 小鼠胼胝體及皮層區(qū)CC1 陽性細胞數(shù)均有所減少且均表現(xiàn)出不同程度的星形膠質(zhì)細胞活化；觀察條件性敲除少突膠質(zhì)細胞內(nèi)Olig2 的轉(zhuǎn)基因小鼠與Olig2 野生型小鼠的MBP 及CC1 染色情況，結(jié)果顯示Olig2 敲除小鼠腦內(nèi)胼胝體及皮層區(qū)等部位的MBP 的表達均下降顯著，脊髓內(nèi)CC1 陽性細胞數(shù)明顯減少。

2.2 電鏡下髓鞘超微結(jié)構(gòu)形態(tài)定性分析 有研究運用透射電鏡技術(shù)探究不同濃度下MK-801 造模各實驗組小鼠大腦內(nèi)白質(zhì)髓鞘的改變。結(jié)果顯示各模型組小鼠大腦內(nèi)有髓神經(jīng)纖維髓鞘出現(xiàn)板層分離、節(jié)段性脫髓鞘等病變［7］。其他學者［6，8，30］用電鏡觀察CPZ 造模小鼠大腦組織，結(jié)果顯示實驗模型組小鼠較對照組小鼠海馬內(nèi)、大腦皮質(zhì)及胼胝體內(nèi)可以觀察到髓鞘板層分離、水腫空泡樣改變、髓鞘與軸突分離、軸突破壞等病理形態(tài)改變。另有學者［9］觀察條件性敲除少突膠質(zhì)細胞內(nèi)Olig2 的轉(zhuǎn)基因小鼠與Olig2 野生型小鼠電鏡檢測下的脊髓和視神經(jīng)變化，發(fā)現(xiàn)小鼠有髓軸突數(shù)量明顯減少。

3.髓鞘相關蛋白表達檢測

有學者利用1 mg/kg MK-801 誘導精神分裂癥小鼠模型，在造模第2 周，檢測MBP 和CNPase 的表達，結(jié)果顯示模型組小鼠大腦胼胝體區(qū)域MBP 和CNPase 表達水平僅為對照組的72.23% 和71.97%［7］。另有學者［9］用Western Blot 法檢測CPZ介導建立的不同月齡精神分裂癥樣模型小鼠胼胝體及皮層區(qū)MBP 及CCI 表達變化，發(fā)現(xiàn)不同年齡CPZ 小鼠與空白對照組小鼠胼胝體及皮層區(qū)MBP表達呈現(xiàn)顯著差異且各CPZ 組較空白對照組顯著降低；與空白對照組相比，各年齡組CPZ 小鼠胼胝體及皮層區(qū)CC1 陽性細胞數(shù)均有所減少且均表現(xiàn)出不同程度的星形膠質(zhì)細胞活化。

4 體視學研究結(jié)果

體視學方法是一種新的定量研究手段，利用組織截面所測得的二維測量值與描述組織的三維參數(shù)建立關系。由于體視學采用研究區(qū)域隨機抽樣的方法，且所得的數(shù)據(jù)是絕對值而非密度值，其觀察結(jié)果受人為因素的影響更小，從而使觀測結(jié)果更加客觀，優(yōu)于影像學和光鏡的觀察結(jié)果。體視學檢測憑借其客觀、直接、準確的優(yōu)點廣泛應用于生物醫(yī)學、材料科學、圖像科學等領域。

有研究利用1 mg/kg MK-801 誘導精神分裂癥小鼠模型，造模2 周后的體視學分析顯示：模型組小鼠同空白對照組相比胼胝體體積明顯降低9.4%；胼胝體內(nèi)有髓神經(jīng)纖維總長度明顯降低16.8%［7］。其他多位學者［6，8，29-31］均用體視學方法測量并計算CPZ造模小鼠大腦組織有髓神經(jīng)纖維相關數(shù)據(jù)，研究發(fā)現(xiàn)，與對照組相比，實驗組小鼠海馬內(nèi)有髓神經(jīng)纖維體積、總長度、直徑、軸突直徑、及軸突直徑/有髓神經(jīng)纖維直徑均明顯減?。煌瞻讓φ战M相比，實驗組小鼠的胼胝體內(nèi)有髓神經(jīng)纖維長度密度和總長度明顯下降，有髓神經(jīng)纖維軸突的總體積較空白對照組明顯降低；同空白對照組相比，實驗組小鼠大腦皮質(zhì)有髓神經(jīng)纖維總體積明顯降低69.8%，實驗組小鼠大腦皮質(zhì)有髓神經(jīng)纖維總長度明顯降低68.9%，直徑為0.2～0.4 μm、0.4～0.6 μm 和0.6～0.8 μm 的大腦皮質(zhì)有髓神經(jīng)纖維總長度分別明顯減少4.317 、3.313 、0.940 ；實驗組小鼠大腦皮質(zhì)內(nèi)有髓神經(jīng)纖維髓鞘總體積明顯減少44% ，髓鞘平均厚度明顯增加31.5%；同空白對照組相比實驗組小鼠大腦皮質(zhì)有髓神經(jīng)纖維髓鞘平均內(nèi)外周長之差明顯增加0.249 μm，實驗組髓鞘內(nèi)外周長之比降低11.6%。

5 小結(jié)與展望

當前多項研究顯示，髓鞘異?？赡苁蔷穹至寻Y的發(fā)病機制，而在以往的相關性研究中并未受到重視。目前探究二者相關性的研究，由于選用實驗動物及造模方法的差異、樣本量不足、造模評價標準不一致等，導致相關的研究結(jié)果各異。未來的研究，可以使用新的研究思路和方法，提高驗證生物學指標的一致性，從而探究髓鞘異常造成精神分裂癥的具體機制，為精神分裂癥的臨床診斷提供新依據(jù)，為精神分裂癥的治療指明新方向。