基于NO相關信號通路探討針刺抗抑郁的研究現(xiàn)狀

王坪霏,許軍峰△,孔慶杰,秦文秀,楊 婷,付文斌

(1.天津中醫(yī)藥大學第一附屬醫(yī)院,天津 300381;2.國家中醫(yī)針灸臨床醫(yī)學研究中心,天津 300381;3.廣東省中醫(yī)院,廣東 廣州 510120)

抑郁癥是一種精神情感障礙性疾病,常表現(xiàn)為持續(xù)情緒低落。近年來,受疫情的持續(xù)影響,人們整體心理健康水平下降[1],抑郁癥的發(fā)生隨之增加并呈年輕化。據世界衛(wèi)生組織事實報道,抑郁癥是全世界主要致殘原因,也是造成全球疾病負擔的主要原因。抑郁癥的病理復雜性導致過去幾十年抗抑郁藥物的開發(fā)效率低下,部分抗抑郁藥對約30%～50%的抑郁癥患者治療無效,這反映了針對抑郁癥潛在病理機制缺乏特異性[2]。因此,為了找到更可行的治療方案,探討和研究抑郁癥發(fā)生的病理學機制是十分必要的。

1 NO概述

額前皮質-海馬-杏仁核神經回路是負責情感調節(jié)的主要腦回路[3],其中海馬體是情緒相關區(qū)域研究的熱點,該神經回路的結構完整性受損常常導致抑郁的發(fā)病。一氧化氮(Nitric oxide,NO)是由L-精氨酸在一氧化氮合酶(Nitric oxide synthase,NOS)的誘導下合成的神經遞質,與抑郁癥的神經生物學機制密切相關。NOS包括3種亞型:誘導型(Inducible Nitric oxide synthase,iNOS)、神經型(neurogenic Nitric oxide synthase,nNOS)和內皮型(endothelial Nitrie oxides synthase,eNOS),其中iNOS和nNOS以中樞神經系統(tǒng)表達為主,而eNOS在外周表達較中樞多。NO與發(fā)育和神經保護作用有關,但高濃度或持續(xù)濃度的NO,不僅會直接毒害神經細胞,也會產生引起一系列炎癥級聯(lián)反應及干擾各種分子信號通路。Yoshino Y等[4]發(fā)現(xiàn),抑郁大鼠模型的海馬組織的nNOS和iNOS mRNA 表達水平明顯增加,合成大量NO,進而損傷海馬神經元組織。相關證據[5]表明,通過抑制iNOS的表達及過量NO產生,可明顯改善抑郁癥狀。許亞輝等[6]通過實驗發(fā)現(xiàn),逍遙散可能通過調節(jié)海馬內nNOS、iNOS及eNOS蛋白表達水平,進而改善抑郁模型大鼠的抑郁樣行為。另有研究[7]提示,iNOS在大腦一些特定部位的表達也存在保護作用,但具體機制還需要進一步地研究。

2 NO介導抑郁癥相關通路

大量研究表明,NO作為重要的生物活性因子,參與了多種信號通路的信息轉導,在介導抑郁癥發(fā)生的病理機制中起著主要作用。見圖1。

2.1 NMDAr-NOS-NO-cGMP通路

谷氨酸(Glutamic acid,Glu)和γ-氨基丁酸(Gamma-amino butyric acid,GABA)是中樞系統(tǒng)中一對重要興奮性和抑制性神經遞質,Glu和GABA水平異?？蓪е乱钟舭Y[8]。N-甲基-D-天門冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAr)是負責谷氨酸誘導鈣電流、激活鈣依賴性酶的主要受體,NMDAr被激活,鈣通過 NMDAr進入細胞,從而激活NOS,將 L-精氨酸(L-Arginin,L-Arg)轉化為 NO 和 L-瓜氨酸。NO在應激相關疾病的神經生物學中發(fā)揮重要作用,Pereira VS等[9]證明,阻斷內側前額葉皮層中的 NMDAr或 NO 信號傳導可在應激誘導的抑郁大鼠模型中產生抗抑郁樣作用。早期研究表明,慢性應激可激活海馬內Glu-NMDAr-NOS-NO 途徑,過量生成的NO,使環(huán)磷酸鳥苷(cyclic Guanosine monophosphate,cGMP)的水平異常增加,除加大神經毒性外,亦會減少多巴胺分泌, 誘導抑郁發(fā)生。NO-cGMP通路與一系列不同藥物的作用機制有關,如交泰丸能夠調節(jié)NO-cGMP通路,發(fā)揮抗抑郁作用[10];越鞠丸和氯胺酮可降低NMDAr亞單位NR1的表達[11],且NMDAr 和L-Arg-NO-cGMP通路參與了越鞠丸的抗抑郁樣機制[12]。

2.2 NF-κB-iNOS-NO通路

“免疫-炎癥”假說被普遍認為與抑郁癥發(fā)生機制相關,氧化應激導致的氧化-抗氧化失衡是抑郁癥發(fā)生的關鍵[13];發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者血液中氧化應激標記物水平升高[14],亦支持這一假說。iNOS通常在病理情況下被誘導才會表達,且不受細胞內鈣離子濃度的調節(jié),一經表達就會產生大量NO,因此對iNOS的調節(jié)主要存在于轉錄水平上。iNOS通過參與由氧化應激誘導的行為和神經化學改變,在抑郁和焦慮的發(fā)展中同時發(fā)揮作用[15]。核轉錄因子-κB(Nuclear factor κB,NF-κB)是慢性應激引起神經損傷的關鍵介導物,可被多種刺激激活,與炎癥密切相關;NF-κB激活后發(fā)生核轉位,并作用于靶基因啟動子結合位點,促進iNOS的轉錄[16]。Zhang Z等[17]發(fā)現(xiàn),紅蓮水提物可通過降低iNOS 表達和抑制 NF-κB 通路抑制急性炎癥反應。然而調節(jié) iNOS 表達的信號通路比較復雜,不同的誘導物在不同細胞中誘導 iNOS 表達的信號通路都可能不同。

2.3 雌激素與nNOS-CREB通路

卵巢激素波動會增加女性對壓力、大腦結構和功能以及炎癥活動的敏感性,這可能是女性在生育期間更容易患上與炎癥相關抑郁情緒的原因[18]。雌二醇(Estradiol,E2)也稱為17β-雌二醇或雌激素,是最豐富的循環(huán)雌激素形式。研究發(fā)現(xiàn)[19],E2以及氮能系統(tǒng)抑制劑在抑郁小鼠中發(fā)揮了明顯的抗抑郁樣作用。 C反應元件結合蛋白(C-reactive element-binding protein,CREB)是神經系統(tǒng)中調節(jié)核轉錄的多種細胞內信號通路的主要成分,海馬中的 CREB下游信號有助于調節(jié)神經可塑性以及認知、學習和記憶相關行為。雌激素通過激活雌激素受體β(Estrogen receptor β,ERβ)介導 CREB激活,更重要的是,nNOS 是雌性小鼠海馬中 ERβ介導CREB磷酸化所必需的[20],用 ERβ拮抗劑可抑制 nNOS-NO-CREB活性并誘導抑郁樣行為。Sigma-1 受體(Sigma-1 receptor,σ1R )在涉及情緒和神經精神疾病的大腦區(qū)域中高度表達。研究發(fā)現(xiàn),σ1R基因敲除小鼠海馬中nNOS表達和NO產生減少[21],E2可以拮抗σ1R基因敲除小鼠誘導的抑郁樣作用[22];類似地,E2戒斷后激活σ1R可以通過糾正 nNOS-NO-CREB信號傳導的下降來改善抑郁樣行為[23]。這些證據支持了σ1R激動劑通過恢復海馬nNOS-NO-CREB活性對產后早期抑郁癥狀的新治療作用的可能性,同時可減少雌激素藥物的副作用。

2.4 NO與HPA軸

海馬參與下丘腦-垂體-腎上腺皮質軸(Hypothalamic-pituitary-adrenal cortex axis,HPA)軸的調節(jié),結構中大量的糖皮質激素受體和谷氨酸,使其更容易受慢性壓力等應激影響。Katz DA等[24]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者HPA軸功能常出現(xiàn)紊亂,基礎糖皮質激(Glucocorticoids,GCs)水平明顯升高;Kim Y等[25]發(fā)現(xiàn)持續(xù)升高的GCs會誘導海馬神經細胞死亡及樹突萎縮;方輝等[26]發(fā)現(xiàn)抑郁癥患者情緒異常、認知下降與基礎GCs升高相關。當受到細胞因子或應激刺激時,iNOS表達上調,催化NO形成,過量的NO可興奮HPA軸,使糖皮質激素高分泌,進而損傷中樞神經元[27]。Zhu LJ等[28]發(fā)現(xiàn), nNOS在海馬誘導產生的NO,參與慢性應激或糖皮質激素誘導的HPA軸過度活動和抑郁行為;同時,使用NOS阻斷劑可顯著降低血清中皮質酮含量[29]。這些研究表明這樣一種觀點,即NO可通過影響HPA軸活性,介導抑郁發(fā)生的病理環(huán)節(jié)。

3 針刺研究現(xiàn)狀

針刺治療具有多條效應途徑和雙向調節(jié)作用,這可能是針刺多層次、多靶點治療抑郁癥,雙向調節(jié)生物分子的基礎。

3.1 針刺對神經遞質、神經元的調節(jié)

多項研究發(fā)現(xiàn),針刺可以調節(jié)神經遞質的水平、改善神經元和突觸結構;如針刺在動物模型中起到雙向調節(jié)作用,可減少海馬Glu含量,促進GABA的合成,從而減輕神經毒性[30]。針刺可上調前額皮層星形膠質細胞轉運體的表達,提高Glu的攝取,從而改善抑郁癥狀[31-32]。突觸是神經元信息傳遞的重要結構,具有可塑性,對其異常形態(tài)結構和傳遞效能的調節(jié),可成為抑郁癥治療的重要靶點[33]。研究發(fā)現(xiàn),電針干預可抑制慢性不可預知輕度應激(Chronicunpredictable mild stress,CUMS)誘導大鼠模型神經元異常凋亡[34],可使大鼠海馬突觸長時程增強,緩解抑郁樣行為和逆轉損傷[35]。

3.2 針刺對分子信號的調節(jié)

海馬是參與 Glu-NMDAr-NO-cGMP 通路情緒改變的重要部位[36]。謝康楠等[37]觀察了電針百會、足三里對創(chuàng)傷后應激障礙模型大鼠海馬區(qū)nNOS表達影響,結果顯示電針后大鼠海馬nNOS表達水平恢復性下調。Huang W等[38]針刺“鬼”穴上星和大陵,證明針刺可通過NO-cGMP信號通路,減少大鼠抑郁癥相關的行為。趙賢芳等[39]在針刺對抑郁行為干預過程中發(fā)現(xiàn),不同針刺方法均能調控 NO-cGMP通路,且海馬神經元表達變化較額葉敏感。針刺可通過調節(jié)NF-κB介導的炎癥相關信號通路,減少炎性反應因子iNOS等的表達,發(fā)揮抗抑郁作用[40]。王洪亮等[41]采用加強揚刺百會治療中風后抑郁,結果顯示針刺聯(lián)合西藥組治療后總顯效率為76.7%,高于單純西藥組,患者抑郁程度及生活自理能力均有改善,且NF-κB-iNOS-NO通路涉及其抗抑郁過程。

3.3 針刺對神經-內分泌軸的調控

針灸治療可通過調節(jié)神經-內分泌軸調控圍絕經期抑郁癥,而具體的信號通路還不清晰,其機制可能與下調皮質醇水平有關[42]。王松子等[43]基于中醫(yī)“心腦理論”,選擇針刺“內關”穴, 發(fā)現(xiàn)其可通過抑制亢進的HPA軸,治療應激抑郁合并心肌缺血,達到心腦同治的目的。針刺百會、大椎、氣海與關元聯(lián)合隔藥鹽灸神闕可調節(jié)HPA軸相關激素水平,可改善產后抑郁[44]。然而,針刺能否通過NO相關通路,調控HPA軸起到抗抑郁作用的相關研究還很少。 圍絕經期抑郁與“心腦-腎-天癸-沖任-胞宮”生殖軸功能紊亂密切相關,這與西醫(yī)下丘腦-垂體-卵巢軸(Hypothalamic-pituitary-ovarian axis,HPO)失調相似。蔣希榮等[45]發(fā)現(xiàn)電針百會、三陰交等穴,可促進圍絕經期HPO軸E2的分泌,減少大鼠抑郁樣行為;梁發(fā)俊等[46]對中風后抑郁模型大鼠采用“通督治郁”針法發(fā)現(xiàn)其海馬CREB的表達水平有所增加。而E2可通過影響nNOS-CREB通路改善抑郁,筆者推測針刺抗抑郁作用與E2-nNOS-CREB潛在通路機制有關,可在今后的研究中加以驗證。

4 小結

臨床抑郁癥發(fā)生機制涉及多個腦區(qū)和分子通路,如海馬、前額葉皮層、杏仁核及NOS、 NMDA、NF-κB、E2和HPA軸,發(fā)病機制十分復雜;近年來,針刺的抗抑郁機制研究主要圍繞在調節(jié)單胺類神經遞質、免疫細胞因子、神經內分泌、神經營養(yǎng)因子及保護神經元、微生物-腸-腦軸功能等方面,并取得一定研究成果。NO作為參與多種生化反應的信息傳遞分子,在抑郁癥多條通路介導的病理機制中扮演關鍵角色。然而現(xiàn)在已有研究多是觀察單分子、單通路,對各條通路彼此之間的聯(lián)系的研究較少。因此,檢測NO水平并深入研究其分子調控機制,關注多靶點、多途徑和多機制間的交互聯(lián)系至關重要。但針灸的抗抑郁作用仍缺乏深入的、系統(tǒng)性的研究,尤其是對作用機制的探索仍不夠深入,未來將傳統(tǒng)針刺療法與現(xiàn)代高通量分析的分子生物學結合,從蛋白、基因等不同組學入手研究針刺抗抑郁機制仍是熱點,這將有助于對特定通路靶向實施干預研究,為臨床治療抑郁癥提供新的潛在靶點及治療方式。