產(chǎn)前應激對子代抑郁的影響及其機制的研究進展

王慧，段旭艷，陳魯曼

（菏澤醫(yī)學?？茖W校，山東 菏澤274000）

產(chǎn)前應激（prenatal stess，PS）是由孕期內外環(huán)境變化（包括生理和心理因素）引起的一種系統(tǒng)性的、非特異性的應激反應。PS可能只涉及孕期早、中、晚某個特定的時期，也有可能涉及整個孕期。大量人類和動物PS的研究表明，母親孕期的抑郁、焦慮等情緒變化可能會導致妊娠高血壓和早產(chǎn)的發(fā)生[1]、子代低出生體重風險增加、子代運動能力和智力的發(fā)育明顯滯后等。然而，PS最嚴重的后果之一是使子代患有抑郁癥等精神病的可能性增加[2]。

1 產(chǎn)前應激對子代抑郁的影響及其機制

動物實驗發(fā)現(xiàn)，產(chǎn)前暴露于高糖皮質激素（Glucocorticoid，GC）或心理應激事件可引起子代下丘腦-垂體-腎上腺皮質（Hypothalamus-Pituitary-Adrenal，HPA）軸的負反饋調節(jié)障礙、抑郁樣、焦慮樣行為增多[3]。管麗霞[4]實驗結果顯示產(chǎn)前束縛應激顯著性增加了1月齡子代大鼠在強迫游泳實驗中的不動時間，推斷產(chǎn)前應激可能增加雌雄子代大鼠的抑郁樣行為。Drago等人將孕鼠浸泡在裝滿水的樹脂玻璃缸中，水溫保持（5±0.5）℃，這種應激從懷孕第5天直至分娩，結果發(fā)現(xiàn)產(chǎn)前應激組子代大鼠在強迫游泳實驗中的不動時間顯著增加；然而，應激組孕鼠若每天在應激前1 h給予地西泮則可以顯著性降低子鼠的不動行為。另一課題組采用束縛加強光照射對孕鼠應激也能引起子代鼠的不動時間增加，而圍產(chǎn)期的氟西汀干預能有效地逆轉這種作用[5]。

1.1 HPA軸和子代抑郁 母體應激通過干擾自身進一步干擾胎兒HPA軸的負反饋作用導致胎兒體內糖皮質激素的增加，影響大腦的發(fā)育。有研究[6]報道，抑郁的發(fā)生可能與糖皮質激素受體（Glucocorticoid receptors，GR）不能正常發(fā)揮作用，引起HPA軸長期處于過度活躍狀態(tài)有關。相關研究結果顯示溫和的母性免疫激活和青春期前后時間段的應激協(xié)同作用，誘導了雄性后代的抑郁相關癥狀和HPA軸的高反應性，而雌性后代未觀察到顯著變化，表明母體的免疫激活和青春期前后應激的結合可以一種性別依賴的方式改變與抑郁相關的行為和HPA軸功能[7]。有嚴重精神疾病的產(chǎn)婦的嬰兒的頭發(fā)皮質醇的濃度與母親癥狀呈正相關，這些初步發(fā)現(xiàn)表明，產(chǎn)后6周嬰兒的頭發(fā)皮質醇的濃度反映了圍產(chǎn)期（妊娠后6周和產(chǎn)后6周）的壓力暴露程度。這些早期的差異可能會影響嬰兒終生的下丘腦-垂體-腎上腺軸的功能，這可能與其后期疾病的易感性增加有關[8]。懷孕前后4天的乙醇暴露大鼠的子代在3個月大時強迫游泳實驗中不動時間顯著增加（抑郁樣行為增加），子代大鼠在5個月大時地塞米松抑制試驗和促腎上腺皮質激素釋放激素試驗表明母鼠懷孕前后4天乙醇的暴露編程了雌雄子代大鼠的HPA軸的高反應性，表明即使酒精暴露在懷孕前后的短時間內，也可以形成精神疾病的表型，這與HPA反應性的改變有關[9]。GR不能發(fā)揮作用的兩個重要因素是GR核轉移減少和GR數(shù)目減少。研究發(fā)現(xiàn)GR伴侶蛋白FK506結合蛋白51（FK-506 binding protein 51，F(xiàn)kbp51）參與了GR的核轉移調控。PS導致子代抑郁可能與子鼠海馬和前額葉皮層Fkbp51表達水平上升、總GR表達水平降低、GR核移位減少有關。二甲雙胍（Metformin，Met）是一種用于治療2型糖尿病、腹腔注射Met可快速通過血腦屏障、有效的降糖藥物。Met可以減輕糖尿病抑郁患者的抑郁癥狀，對無糖尿病的抑郁大鼠也有抗抑郁作用[10]。柳思[11]研究結果表明：注射Met后，Met通過降低Fkbp51的表達使PS子鼠海馬和前額葉皮層總GR水平上升，細胞質GR水平下降，細胞核GR水平升高，恢復了HPA軸的負反饋調節(jié)，從而起到抗抑郁作用。相關研究結果表明28天的芍藥花甙的治療使雄性PS后代的蔗糖攝入量顯著增加，不動的時間顯著減少[12]；芍藥花甙顯著降低了GR核移位，增加了血清皮質酮、促腎上腺皮質激素、促腎上腺皮質激素釋放激素和海馬谷氨酸水平；芍藥花甙也顯著減少了海馬體FKBP5蛋白的表達；表明芍藥花甙對雄性PS后代具有抗抑郁作用。

1.2 谷氨酸的興奮性毒性作用與子代抑郁 谷氨酸（glutamate，Glu）高濃度會引起興奮性毒性作用，在抑郁癥的發(fā)病機制中扮演重要角色。越來越多的臨床及臨床前研究發(fā)現(xiàn)抑郁癥中Glu神經(jīng)傳遞的改變[13]，Glu能作為抗抑郁劑的治療靶點。

Glu廣泛分布于哺乳動物大腦皮層、海馬、紋狀體中，是最主要的興奮性神經(jīng)遞質。生理劑量的Glu參與神經(jīng)系統(tǒng)的興奮性突觸傳遞，在學習記憶的發(fā)生和信息的處理中起重要作用，但是過量的Glu釋放及其受體的過度興奮可導致神經(jīng)細胞損傷甚至死亡[14]。在神經(jīng)膠質細胞，突觸前神經(jīng)元和突觸后神經(jīng)元之間存在一個Glu的循環(huán)，突觸前膜神經(jīng)元去極化和鈣離子的大量涌入，會導致Glu迅速釋放進入突觸間隙，其中一部分與突觸后膜的離子型和代謝型Glu受體相結合，引起下游的神經(jīng)信號傳導的改變，另外一部分則被突觸前膜神經(jīng)元鈉-鉀依賴的細胞膜興奮性氨基酸轉運體運送回突觸前神經(jīng)元或者被周圍的神經(jīng)膠質細胞攝取。在此過程中，無論是Glu釋放過多或者清除障礙均會導致興奮性神經(jīng)傳遞延長，造成神經(jīng)元興奮性毒性死亡[15]。因此，突觸Glu受體和Glu轉運體水平在Glu興奮性神經(jīng)傳遞中發(fā)揮重要作用。在突觸中，可溶性N-乙基馬來酰亞胺敏感因子連接蛋白受體（SNARE）復合物的形成對囊泡對接和神經(jīng)遞質釋放至關重要。在PS的后代中，海馬和前額葉皮質的SNARE蛋白SNAP-25、囊泡相關膜蛋白（VAMP）-2和Syntaxinla、SNARE復合體的形成、vGluT1蛋白的表達顯著增加可以解釋Glu及其下游興奮性毒性的增加，支持了Glu釋放和囊泡Glu轉運體在大鼠后代PS誘導的抑郁樣行為中起作用的假設。PS雄性后代ImGLUR受體蛋白和mRNA水平升高，以及EAAT2蛋白和mRNA水平降低[16]。亞慢性接觸農(nóng)藥（草甘膦基的除草劑）降低了大鼠海馬L-[C-14]Glu的攝取，增加了60天大鼠的海馬Ca-45(2+)流入，表明從發(fā)育期（PND15）到成年期有持續(xù)的谷氨酸興奮性毒性（PND60），這可能是大鼠表現(xiàn)抑郁樣行為的部分原因[17]。

1.3 表觀遺傳與子代抑郁 細胞在生命活動過程中，基因的表達受生物學、社會心理及周圍環(huán)境的影響，并可按編程方式進行無DNA序列變化的遺傳稱為表觀遺傳，主要包括組蛋白修飾、DNA甲基化、非編碼RNA調控和染色質重塑等[18]。

1.3.1 組蛋白乙?；c子代抑郁 組蛋白乙酰化修飾是與抑郁癥相關的重要機制[19]。組蛋白乙?；揎椧话阍诮M蛋白H3和H4上進行。組蛋白乙?；D移酶主要功能是對組蛋白N端加乙?；揎?，導致帶負電荷的乙?；鶊F排斥磷酸基團，從而使DNA鏈解螺旋，提高基因轉錄活性。相反，組蛋白去乙?；福╤istone deacetylases，HDACs）可使組蛋白N端乙酰基去除，使組蛋白與DNA緊密結合，抑制轉錄因子與DNA的結合。在成年后接受長期壓力的動物中，兒童期母嬰分離強度增加的動物更焦慮、更抑郁，這與動物海馬HDAC2水平升高和H3K9Ac水平降低使海馬組織腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的RNA和蛋白質水平下降有關[20]。丁酸納（sodiumbutyrate，NaB）是一種HDAC抑制劑，通過抑制HDAC活性而增加組蛋白乙酰化，提高基因轉錄活性。Frederick等人在野生型小鼠體內連續(xù)4周每天注射NaB后，小鼠海馬乙?；潭让黠@升高。TPerisic報道在抑郁樣行為的動物體內全身用NaB可以起到抗抑郁作用，可能與整個腦組織組蛋白乙?；皆黾佑嘘P。相關研究顯示PS引起子鼠海馬內HDAC4的過表達，下調了五羥色胺（5-HT）1A和BDNF基因啟動子區(qū)域組蛋白乙?；剑种屏?-HT1A和BDNFmRNA的表達[21]；NaB的應用改善了子鼠抑郁樣行為，可能與NaB抑制HDAC4的表達、部分升高了5-HT1A和BDNF基因啟動子區(qū)域組蛋白乙酰化水平使5-HT1A和BDNFmRNA的表達升高有關。相關研究數(shù)據(jù)顯示妊娠應激的后代表現(xiàn)出抑郁樣和焦慮樣行為[22]；在生物化學上，與非應激后代相比，應激后代的海馬BDNF表達下降，DNMT1、HDAC1和HDAC2表達增加，H3K14Ac表達下降。有實驗結果發(fā)現(xiàn)TSA（曲古抑菌素-A，一種去乙?；敢种苿┛赏ㄟ^海馬乙?；?，恢復了GluA1、GluA2和GluA3 mRNA和蛋白的表達，改善了PS子代大鼠抑郁樣行為，證實乙酰化可在治療抑郁癥中發(fā)揮關鍵作用[23]。有研究結果表明PS能導致子代雄鼠發(fā)生抑郁樣行為與II mGluRs的表達有關[24]；TSA腹腔注射可能通過使海馬HDAC2受抑制、H3K14Ac水平升高介導II mGluRs的表達升高，從而改善子鼠的抑郁樣行為。相關研究結果顯示在PS誘導的雄性幼鼠中，蔗糖偏好顯著降低，強迫游泳不動時間顯著延長[25]；背側舌核和海馬中色氨酸羥化酶2的mRNA和蛋白表達水平顯著下降，PS誘導的雄性幼鼠中海馬色氨酸羥化酶2的H3K9水平顯著下降；通過微注射TSA可以逆轉PS誘導雄性幼鼠的效應，對雌性幼后代大鼠沒有顯著影響。

1.3.2 DNA甲基化與子代抑郁DNA甲基化普遍被認為是基因沉默的機制，由DNA甲基轉移酶（DNMTs）催化。DNMTs包括DNMT1、DNMT2、DNMT3a、DNMT3b和DNMT3L五種類型。研究發(fā)現(xiàn)自殺受害者海馬的具體基因位點的甲基化程度升高，應激也能夠使海馬和其他腦區(qū)的DNA甲基化增加[26]，因此推斷導致抑郁的病理生理學機制可能是應激引起的DNA甲基化。有研究結果顯示PS子代抑郁癥發(fā)生可能與海馬區(qū)mGluR3基因啟動子區(qū)域DNA甲基化水平的增加、子鼠海馬和皮層區(qū)mGluR2和mGluR3表達水平減少有關[27]。研究發(fā)現(xiàn)抑郁動物模型中DNMT1和DNMT3a表達增多，而DNMTs抑制劑能夠改善應激小鼠的抑郁樣行為。5-氮-2′脫氧胞苷（5-azaD）是一種胞嘧啶核苷類似物，可以抑制DNMTs，阻止DNA甲基化。研究表明5-azaD對抑郁樣行為的改善與DNA甲基化的降低和BDNF的表達升高有關[28]。相關實驗結果證明產(chǎn)前應激使子代海馬和前額葉皮層的總DNA甲基化升高，5-azaD的給予能有效逆轉PS引起的總DNA甲基化的升高[29]。研究成果顯示，PS能誘導子代大鼠海馬區(qū)和前額葉皮質代謝型谷氨酸受體簡稱（mGluR）1和mGluR5蛋白和mRNA表達升高，5-azaD的給予能有效逆轉PS引起的mGluR1和mGluR5蛋白和mRNA表達的升高[30-31]。

數(shù)據(jù)表明[32]，早期接觸GCS（糖皮質激素）可以通過誘導持久的DNA甲基化變化來改變對壓力暴露的不同脆弱性。PS增加了雄性后代的抑郁樣行為；GR（糖皮質激素受體）基因啟動子區(qū)的甲基化模式在男性和女性之間存在差異；還觀察到DNMTs（DNMT1和DNMT3a）和DNA去甲基化酶（四甲基胞嘧啶雙加氧酶2）表達的性別特異性變化；地西他濱（DNA甲基轉移酶抑制劑）減輕了PS引起的行為障礙，恢復了雌性大鼠而不是雄性大鼠的樹突密度和形態(tài)。巴旺嬰兒研究是一個帶有產(chǎn)前招募的人群衍生的出生隊列，使用愛丁堡產(chǎn)后抑郁量表和感知壓力量表評估孕產(chǎn)婦抑郁和心理痛苦，對481名參與者測定GR（核受體亞家族3，C組，成員1[NR3C1]）臍帶血甲基化水平。研究表明母親的心理痛苦和焦慮與新生兒NR3C1特定CPG位點甲基化的小幅增加有關[33]。

PDLIM5基因又稱enigma homolog（ENH）。遺傳學研究表明，基因PDLIM5可能與抑郁癥等精神疾病的發(fā)生密切相關。有研究結果表明在雄性PS子代大鼠中觀察到PDLIM5啟動子區(qū)甲基化，5-azaD能顯著改善雄性PS子代大鼠的抑郁樣行為[34]，表明PDLIM5升高可以改善雄性PS子代大鼠的抑郁樣行為。有研究數(shù)據(jù)顯示PS雄性后代大鼠海馬PDLIM5啟動子的甲基化水平增加[35]，PDLIM5在mRNA和蛋白質水平的表達下降，蔗糖偏好顯著下降，不動時間顯著延長；在雄性PS后代大鼠中，微注射5-azaD逆轉了PS對PDLIM5啟動子甲基化和表達的影響，改善了后代大鼠PS誘導的抑郁樣行為。

2 展望

Micro RNA（mi RNA）是真核生物中的一類具有調控功能、內源性的非編碼RNA，大小約18～22個核苷酸，在生物體內有初級pri-mi RNA、前體mi RNA（pre-mi RNA）和成熟mi RNA三種存在形式。只有成熟mi RNA通過與靶基因m RNA的3′端非編碼區(qū)（3′-untranslated region，3′-UTR）互補配對，使靶基因m RNA降解或抑制其轉錄后翻譯。mi RNA在產(chǎn)前應激引起的抑郁中的作用是未來研究熱點。