ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路在抑郁癥中的作用及中藥干預(yù)研究進(jìn)展

王丹輝 劉永輝 何乾超 高玉廣 莫窮澤 劉琦琦

抑郁癥是一種以情緒低落、興趣減退、思維遲緩等為主要表現(xiàn)的心境障礙，被列為影響人類生活的第二大疾病[1]。在中國(guó)，抑郁癥患病率約為4.2%，終生患病率接近7%，自殺率約為4%～10.6%，有自殺意念者達(dá)到90%[2-3]。其高患病率、高自殺率的特點(diǎn)，在嚴(yán)重?fù)p害人類身心健康與生活質(zhì)量的同時(shí)，也為家庭和社會(huì)帶來了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。抑郁癥的發(fā)病機(jī)制尚未明確，近年來，細(xì)胞外信號(hào)調(diào)節(jié)激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）/環(huán)磷腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP responsive element binding protein，CREB）/腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子（brain-derived neuro-trophic factor，BDNF）信號(hào)通路受到越來越多的關(guān)注，許多學(xué)者基于此通路研究和探討抑郁癥的發(fā)病機(jī)制及藥物治療抑郁癥的作用機(jī)制。抑郁癥隸屬中醫(yī)之郁病范疇，由于情志不舒、氣機(jī)郁滯所致，臨床上中藥治療抑郁癥效果顯著，與西藥相比存在諸多優(yōu)勢(shì)[4]。本文就ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路在抑郁癥中的作用及中藥干預(yù)研究進(jìn)展綜述如下。

1 ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路的概述及其激活途徑

ERK 作為絲裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）家族中的一員，廣泛存在于大腦內(nèi)，是將信號(hào)從表面受體傳導(dǎo)至細(xì)胞核的關(guān)鍵，它能夠通過Ras/ERK 信號(hào)通路激活一系列蛋白激酶參與多種生理反應(yīng)，如神經(jīng)細(xì)胞的增殖與分化、細(xì)胞形態(tài)的維持和細(xì)胞凋亡等。CREB 是一種選擇性與環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件（cAMP response element，CRE）結(jié)合并調(diào)節(jié)基因轉(zhuǎn)錄的核蛋白，廣泛分布于海馬和大腦皮層，是胞內(nèi)酶級(jí)聯(lián)和效應(yīng)基因反式激活的關(guān)鍵，需要被ERK 等磷酸化后形成phospho-CREB（pCREB）才能作為轉(zhuǎn)錄激活因子，進(jìn)而調(diào)節(jié)靶基因BDNF 的轉(zhuǎn)錄，參與神經(jīng)元興奮、發(fā)育、凋亡、再生以及突觸可塑性調(diào)節(jié)等多個(gè)環(huán)節(jié)。BDNF 被認(rèn)為是介導(dǎo)中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能和結(jié)構(gòu)可塑性的重要因子，能夠長(zhǎng)期調(diào)節(jié)興奮性或抑制性突觸的結(jié)構(gòu)和功能，同時(shí)通過影響樹突棘的功能來促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，并且對(duì)各種神經(jīng)細(xì)胞的發(fā)育分化與生長(zhǎng)再生具有維持和促進(jìn)作用。在各種急性、慢性應(yīng)激源的刺激下，機(jī)體產(chǎn)生一系列變化，釋放出細(xì)胞信號(hào)因子與相關(guān)受體結(jié)合，于細(xì)胞膜上激活Ras 以完成細(xì)胞外刺激信號(hào)的傳遞，進(jìn)一步刺激ERK 將信號(hào)從表面受體傳遞至細(xì)胞內(nèi)。被刺激的ERK 與多種神經(jīng)遞質(zhì)受體偶聯(lián)，通過激活這些神經(jīng)遞質(zhì)受體促進(jìn)自身磷酸化，磷酸化后的ERK（phospho-ERK，pERK）進(jìn)入細(xì)胞核內(nèi)，與下游靶點(diǎn)CREB 相作用，促使CREB的絲氨酸-133 位點(diǎn)被識(shí)別發(fā)生磷酸化形成pCREB，pCREB 作為CREB 的活化狀態(tài)，可以刺激BDNF 的表達(dá)，直接調(diào)節(jié)BDNF 的合成與轉(zhuǎn)錄，而BDNF 受CREB 調(diào)控，接收CREB 傳導(dǎo)的信號(hào)。三者相互作用形成ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路，共同參與細(xì)胞變化、神經(jīng)發(fā)生與疾病進(jìn)展等過程。

2 ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路與抑郁癥的關(guān)系

研究發(fā)現(xiàn)，ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路主要通過影響神經(jīng)發(fā)生與細(xì)胞凋亡兩方面參與抑郁癥的發(fā)病。

2.1 ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生改善抑郁癥 神經(jīng)發(fā)生是包括從神經(jīng)干細(xì)胞增殖并經(jīng)歷不對(duì)稱分裂成為定向祖細(xì)胞或神經(jīng)前體細(xì)胞，逐漸向功能區(qū)域遷移、不斷發(fā)生可塑性變化并與其他神經(jīng)元建立突觸聯(lián)系從而產(chǎn)生神經(jīng)功能發(fā)揮作用的完整過程[5]。研究發(fā)現(xiàn)，磷酸化的ERK1/2（phospho-ERK1/2，pERK1/2） 可以進(jìn)一步磷酸化轉(zhuǎn)錄因子CREB，兩者被磷酸化激活可調(diào)節(jié)BDNF 基因轉(zhuǎn)錄，以誘導(dǎo)細(xì)胞神經(jīng)發(fā)生，從而促進(jìn)神經(jīng)元存活，改善抑郁樣行為[6]。ERK 作為細(xì)胞生長(zhǎng)、分化和細(xì)胞對(duì)應(yīng)激反應(yīng)的調(diào)節(jié)因子，被報(bào)道有助于各種應(yīng)激誘導(dǎo)的突觸可塑性改變、神經(jīng)發(fā)生，并與抑郁癥的發(fā)病機(jī)制相關(guān)[7]。CREB 影響神經(jīng)細(xì)胞的增殖與分化，研究發(fā)現(xiàn)CREB 激活后可促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，包括促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞增殖和提高新增細(xì)胞存活率，CREB 過表達(dá)可引起神經(jīng)發(fā)生的上調(diào)起到抗抑郁作用[8]。同時(shí)，有學(xué)者發(fā)現(xiàn)CREB 在神經(jīng)元發(fā)育期間較為活躍，在神經(jīng)元生長(zhǎng)發(fā)育中起重要作用，是神經(jīng)元分化和存活的重要步驟[9]。作為CREB 的下游目標(biāo)因子，BDNF 的合成與CREB磷酸化有關(guān)[10]，同時(shí)BDNF 參與了神經(jīng)發(fā)生，通過上調(diào)BDNF 水平促進(jìn)抑郁樣行為恢復(fù)[11]。抑郁癥動(dòng)物模型證實(shí)，BDNF 表達(dá)降低會(huì)導(dǎo)致海馬神經(jīng)發(fā)生減少，并且出現(xiàn)抑郁行為，BDNF 在抑郁癥大鼠海馬過表達(dá)后可導(dǎo)致神經(jīng)發(fā)生增加[12]。由此可知，ERK、CREB、BDNF 信號(hào)分子共同參與了神經(jīng)發(fā)生的過程，ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路是抑郁癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵的信號(hào)通路，也進(jìn)一步說明了抑郁癥與神經(jīng)發(fā)生的密切關(guān)系。

2.2 ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路抑制細(xì)胞凋亡改善抑郁癥 細(xì)胞凋亡指為維持內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定，由基因控制的細(xì)胞自主有序的死亡，它涉及一系列基因的激活、表達(dá)以及調(diào)控等作用。其中神經(jīng)細(xì)胞凋亡在維持組織穩(wěn)態(tài)中起關(guān)鍵作用，同時(shí)也與抑郁癥的發(fā)病機(jī)制相關(guān)。BDNF 的合成降低可以導(dǎo)致神經(jīng)細(xì)胞凋亡，誘導(dǎo)抑郁行為[13]。抑郁癥小鼠的ERK 表達(dá)顯著降低，其海馬表現(xiàn)出神經(jīng)元缺失、凋亡[14]。在抑制BDNF 表達(dá)的情況下，發(fā)生細(xì)胞凋亡和神經(jīng)變性，最終導(dǎo)致抑郁樣行為。研究表明，pCREB 參與神經(jīng)細(xì)胞凋亡過程，其部分由BDNF 介導(dǎo)，pCREB 過表達(dá)抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，而CREB 活性的抑制可促進(jìn)神經(jīng)細(xì)胞凋亡[15]。Wang 等[16]發(fā)現(xiàn)，顯著上調(diào)pCREB、BDNF 的表達(dá)，不僅阻止了海馬神經(jīng)元的凋亡，而且改善了抑郁癥大鼠的抑郁樣行為。同時(shí)還有研究發(fā)現(xiàn)，抑郁癥大鼠的pERK 表達(dá)降低，此外pCREB 蛋白表達(dá)水平以及BDNF 的mRNA 和蛋白表達(dá)水平均下降[17]。ERK 可以調(diào)節(jié)CREB 和BDNF 的表達(dá)，ERK 磷酸化可導(dǎo)致CREB 磷酸化，磷酸化后形成的pCREB 可以激活BDNF，從而導(dǎo)致細(xì)胞的變化，促進(jìn)海馬體中神經(jīng)元的生長(zhǎng)，增強(qiáng)神經(jīng)元存活，抑制神經(jīng)細(xì)胞凋亡，以發(fā)揮改善抑郁癥的作用。

3 中藥干預(yù)ERK/CREB/BDNF 相關(guān)信號(hào)通路治療抑郁癥

近年來中藥治療抑郁癥效果顯著，越來越多的專家學(xué)者通過使用中藥干預(yù)ERK/CREB/BDNF 相關(guān)信號(hào)通路來研究其在抑郁癥中的作用。

3.1 單味中藥/中藥單體成分/中藥提取物 有研究利用Real-Time PCR 和Western blot 檢測(cè)方法觀察對(duì)藥酸棗仁-合歡花對(duì)抑郁模型大鼠皮質(zhì)ERK/CREB 通路中關(guān)鍵因子表達(dá)的影響，結(jié)果顯示，使用酸棗仁-合歡花治療能夠改善抑郁模型大鼠的抑郁癥狀，同時(shí)可提高CREB、BDNF mRNA 及ERK1/2、pERK1/2、pCREB 蛋白的表達(dá)，說明對(duì)藥酸棗仁-合歡花通過激活ERK/CREB 信號(hào)通路，提高通路中關(guān)鍵因子的表達(dá)，從而產(chǎn)生抗抑郁效應(yīng)[18]。丹參酮ⅡA（TSA）是丹參的主要活性成分，有學(xué)者研究了TSA在治療抑郁癥小鼠模型中的作用，結(jié)果顯示，抑郁癥小鼠在海馬中的pERK、pCREB 和BDNF 水平降低，而用TSA 處理后小鼠pERK 蛋白的表達(dá)顯著增強(qiáng)，pCREB 與BDNF 的水平不斷增加，抑制了神經(jīng)元損傷及凋亡，顯著改善了小鼠抑郁癥相關(guān)的行為改變[19]。由此表明，抑郁癥小鼠海馬中的ERK/CREB/BDNF信號(hào)通路參與由TSA 誘導(dǎo)的抗抑郁作用。雞血藤主要活性成分-雞血藤總黃酮可以通過激活CREB/BDNF 信號(hào)通路，顯著升高pCREB 和BDNF 的水平，以此改善神經(jīng)可塑性功能障礙以及包括神經(jīng)細(xì)胞排列不規(guī)則、分層不清、細(xì)胞核固縮、細(xì)胞間隙疏松增大、Nissl 小體減少、顏色變淺等在內(nèi)的諸多神經(jīng)細(xì)胞受損情況，從而起到改善抑郁癥的作用[20]。人參皂苷是人參的主要活性成分，具有增強(qiáng)認(rèn)知、抗抑郁和抗焦慮的作用，達(dá)瑪烷皂苷元（DS）是人參總皂苷經(jīng)堿性水解后提取的提取物，其具有較高的藥理活性和生物利用度，可以通過調(diào)節(jié)ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路，顯著上調(diào)抑郁小鼠海馬和前額葉皮質(zhì)BDNF、pCREB/CREB 和pERK/ERK 蛋白的表達(dá)，改善小鼠抑郁和焦慮樣行為，包括社交回避、快感缺乏和絕望等[21]。在張莉等[22]的動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中，CORT 誘導(dǎo)后抑郁小鼠海馬中pCREB/CREB、BDNF 蛋白表達(dá)水平顯著下降，皂角刺水提取物可提高小鼠海馬中pCREB/CREB、BDNF 蛋白的表達(dá)水平，經(jīng)皂角刺水提物治療后抑郁小鼠神經(jīng)遞質(zhì)含量提高，CREB、BDNF 表達(dá)水平上調(diào)，可推測(cè)出皂角刺水提物通過提高神經(jīng)遞質(zhì)濃度和調(diào)節(jié)CREB/BDNF 信號(hào)通路來緩解抑郁小鼠的抑郁樣行為。

3.2 中藥復(fù)方 Wang 等[23]采用疏郁膠囊治療抑郁癥大鼠，通過檢測(cè)大鼠海馬和額葉組織中的ERK、CREB 和BDNF 的表達(dá)水平，研究其對(duì)抑郁癥大鼠的影響，結(jié)果顯示疏郁膠囊及其成分顯著上升對(duì)ERK、CREB 和BDNF 的表達(dá)，有效增加抑郁癥大鼠的愉快感，提高其適應(yīng)能力和興奮性，改善相關(guān)抑郁癥狀。有研究則發(fā)現(xiàn)，醒腦解郁湯通過恢復(fù)抑郁癥大鼠的p-ERK/ERK、p-CREB/CREB 和BDNF 的水平，促進(jìn)皮質(zhì)和海馬中的神經(jīng)細(xì)胞存活并保護(hù)神經(jīng)細(xì)胞免于凋亡，從而發(fā)揮顯著的抗抑郁作用[24]。當(dāng)歸補(bǔ)血湯能夠通過不同程度地增強(qiáng)CREB、BDNF 和ERK mRNA的表達(dá)，改善大鼠的神經(jīng)元萎縮，保護(hù)和重塑神經(jīng)元，顯著改善大鼠的抑郁癥狀，表現(xiàn)出抗抑郁作用[25]。而黃連解毒湯可上調(diào)海馬的BDNF 和pCREB/CREB的表達(dá)，增強(qiáng)pCREB DNA 的活性，以改善抑郁癥大鼠的快感缺失、運(yùn)動(dòng)活動(dòng)減少、絕望狀態(tài)和認(rèn)知功能缺陷等抑郁樣行為[26]。還有研究表明，醒脾解郁湯可顯著增加蛋白CREB 和BDNF 的表達(dá)，在改善抑郁、相關(guān)學(xué)習(xí)記憶和認(rèn)知功能障礙方面顯示出相對(duì)令人滿意的治療效果[27]。正天膠囊可通過促進(jìn)BDNF、pERK1/2 和CREB 蛋白的水平來提高神經(jīng)細(xì)胞的增殖和遷移，誘導(dǎo)神經(jīng)發(fā)生和調(diào)節(jié)神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)信號(hào)通路，以此改善神經(jīng)細(xì)胞損傷，提高抗抑郁能力[28]。此外，F(xiàn)ang 等[29]發(fā)現(xiàn)，逍遙丸可通過增加BDNF、CREB/p-CREB 的含量，抑制神經(jīng)炎癥反應(yīng)，降低炎癥指標(biāo)水平，增強(qiáng)突觸蛋白的表達(dá)，促進(jìn)受損神經(jīng)的恢復(fù)，改善神經(jīng)細(xì)胞發(fā)生，從而減輕抑郁癥狀，起到神經(jīng)保護(hù)作用。開心散是一種被廣泛用于治療情緒相關(guān)疾病的方藥，尤其在治療抑郁癥以及學(xué)習(xí)和記憶缺陷等疾病上效果顯著，Dong 等[30]通過應(yīng)用開心散提高抑郁癥大鼠pCREB、BDNF 及ERK/pERK 的表達(dá)水平，進(jìn)一步調(diào)節(jié)參與神經(jīng)細(xì)胞存活的相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄，增加神經(jīng)細(xì)胞的活力，從而發(fā)揮抗抑郁和神經(jīng)保護(hù)的作用。

4 結(jié)語與展望

抑郁癥的發(fā)生發(fā)展是一個(gè)緩慢且由多種因素共同作用的過程，各種類型的轉(zhuǎn)錄因子、分子信號(hào)通路等參與其中，而ERK、CREB、BDNF 作為與抑郁癥密切相關(guān)的重要調(diào)節(jié)因子，對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的多種類型神經(jīng)細(xì)胞的生長(zhǎng)、發(fā)育、分化和再生等都具有重要作用，它們可以通過激活ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路來影響神經(jīng)發(fā)生與細(xì)胞凋亡等過程，從而參與抑郁癥的發(fā)生發(fā)展，通過促進(jìn)該信號(hào)通路活化，可進(jìn)一步促進(jìn)神經(jīng)發(fā)生，抑制細(xì)胞凋亡，改善抑郁癥狀，實(shí)現(xiàn)抗抑郁效果。除此之外，眾多研究表明中藥可以通過增強(qiáng)ERK、CREB、BDNF 等因子的表達(dá)，上調(diào)其水平，進(jìn)一步影響ERK/CREB/BDNF 相關(guān)信號(hào)通路，從而提高機(jī)體的抗抑郁能力，起到改善抑郁癥的作用。由此可見，ERK/CREB/BDNF 信號(hào)通路的發(fā)現(xiàn)為研究抑郁癥的發(fā)病機(jī)制及尋找相關(guān)干預(yù)靶點(diǎn)提供了新的依據(jù)。但目前中藥干預(yù)治療抑郁癥的研究大多停留在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)階段，由于人類基因與動(dòng)物基因之間存在一定的差異，缺少相關(guān)臨床實(shí)驗(yàn)會(huì)導(dǎo)致具體的臨床治療效應(yīng)產(chǎn)生偏差，所以需要多開展相關(guān)臨床研究，以提高臨床治療的準(zhǔn)確性，為臨床運(yùn)用提供依據(jù)，為今后的抑郁癥治療提供新的思路。