耿可欣 劉 淼 栗克清 錢凌菲 張云淑△

①河北大學(xué)臨床醫(yī)學(xué)院(保定) 071000 ②河北省第六人民醫(yī)院(河北省精神衛(wèi)生中心,河北大學(xué)第六臨床醫(yī)學(xué)院,河北省重大精神與行為障礙疾病研究重點實驗室) △通信作者 E-mail：yunshucoffee@sina.com

抑郁癥(major depression disorder,MDD)是一種常見的精神障礙,其特征包括顯著和持續(xù)的情緒低落,興趣喪失和精力減退。根據(jù)2021年WHO的流行病學(xué)調(diào)查,全世界約有3.1億人患有抑郁癥,每年有超過700,000患者死于自殺,MDD已成為15～29 歲人口的第四大死因[1]。

目前,MDD的發(fā)病機制尚未明確,越來越多的研究者關(guān)注于環(huán)境因素在MDD發(fā)病機制中的作用[2-3]。童年期創(chuàng)傷(childhood trauma,CT)作為一種環(huán)境因素,它包括16歲之前的情感忽視、情感、身體或性虐待經(jīng)歷,它與抑郁或焦慮等精神疾病密切相關(guān)[4-6]。有研究表明,有CT的人更容易患抑郁癥,癥狀的嚴重程度與創(chuàng)傷程度、數(shù)目、持續(xù)時間密切相關(guān)[7-10]。因此,將童年創(chuàng)傷視為MDD診斷、治療、研究、預(yù)防和教育的關(guān)鍵因素[11],而這可能是通過免疫炎癥途徑介導(dǎo)的[12]。本文整理了近年來,免疫炎癥途徑介導(dǎo)的CT與抑郁癥相關(guān)性及機制的國內(nèi)外研究,從遺傳、免疫系統(tǒng)失衡兩個層面展開討論,旨在發(fā)現(xiàn)CT對抑郁癥影響的免疫學(xué)線索,重申探索這一領(lǐng)域的必要性,為今后開展的研究提供新思路。

1 DNA甲基化

表觀遺傳修飾是指DNA結(jié)構(gòu)包裝以及相關(guān)蛋白質(zhì)功能的變化,而DNA序列本身的結(jié)構(gòu)沒有改變,這種生物學(xué)機制通過影響基因的表達結(jié)果,修改中樞神經(jīng)系統(tǒng)區(qū)域特定部分內(nèi)的后續(xù)蛋白質(zhì)翻譯[13],最終引起個體的生理反應(yīng)和生物學(xué)系統(tǒng)改變。DNA甲基化是研究最廣泛的表觀遺傳機制[14],它特指將甲基基團添加到胞嘧啶核苷酸中,這一現(xiàn)象通常發(fā)生在CpG位點,即DNA序列中胞嘧啶與鳥嘌呤間[15]。Cecil等人的研究表明,作為一種穩(wěn)定但對環(huán)境敏感的修飾,DNA甲基化提供了一種將環(huán)境影響轉(zhuǎn)化為生物效應(yīng)的方式[16]。近年的一些研究發(fā)現(xiàn),不僅僅局限在孤立特定的CpG位點,CT造成的DNA譜差異也可能是基于染色質(zhì)構(gòu)象和轉(zhuǎn)錄調(diào)控受到跨區(qū)域的一組甲基化或未甲基化胞嘧啶的影響[17-19]。Zhu的團隊通過比較79對單卵雙胞胎外周血單核細胞的全基因譜,分析得出了39個與抑郁癥相關(guān)的甲基化區(qū)域,這些區(qū)域在與細胞因子分泌相關(guān)的生物學(xué)途徑中顯著富集[20]。

不僅如此,在臨床樣本中進行的許多表觀基因組關(guān)聯(lián)分析(Epigenome-Wide Association Study,EWAS)研究報告也稱,暴露于童年創(chuàng)傷與炎癥相關(guān)基因的甲基化之間存在關(guān)聯(lián)[21]。例如,一項研究[22]發(fā)現(xiàn),在MDD樣本中,IL17A(一種由活化的T淋巴細胞分泌的促炎細胞因子,其結(jié)合受體由IL17RA編碼),IL17RA的甲基化與童年創(chuàng)傷之間存在正相關(guān);晚期MDD患者死后大腦的EWAS發(fā)現(xiàn),YOD1位點中的DNA發(fā)生了甲基化改變,該位點與在抑郁癥及炎癥的調(diào)節(jié)方面發(fā)揮作用[23-24]。同時,近年的有些研究提示,創(chuàng)傷的嚴重程度與編碼促炎細胞因子IL-6的基因前體區(qū)甲基化[25]、白細胞介素4(IL-4)啟動子區(qū)甲基化的增加、白細胞介素8(IL-8)和粒細胞巨噬細胞集落刺激因子2(CSF2)的甲基化增加有關(guān)[26]。IL-4是一種抗炎細胞因子,而IL-8是一種促炎細胞因子,CSF2是一種調(diào)節(jié)性細胞因子,它們都具有促炎或抗炎性質(zhì)[27-28],這些研究發(fā)現(xiàn)將童年創(chuàng)傷相關(guān)的差異甲基化基因與免疫炎癥反應(yīng)聯(lián)系起來。

2 線粒體

線粒體起源于15億年前,是一種母體遺傳的環(huán)狀雙鏈線粒體DNA(mtDNA)[29],作為唯一含有本體基因組的非核細胞器,線粒體能夠通過代謝產(chǎn)物和神經(jīng)內(nèi)分泌因子反饋系統(tǒng)驅(qū)動炎癥過程,進而調(diào)節(jié)細胞周期來感知、整合和傳遞有關(guān)細胞環(huán)境的信息[30],其功能障礙與許多神經(jīng)精神疾病相關(guān)[31-32]。線粒體DNA或蛋白遺傳缺陷的個體會出現(xiàn)中樞神經(jīng)系統(tǒng)缺陷,表現(xiàn)為神經(jīng)功能紊亂、腦物質(zhì)萎縮以及情感變化等[33-34]。

細胞培養(yǎng)和動物模型的研究表明,過度的應(yīng)激壓力與線粒體結(jié)構(gòu)和功能的變化有關(guān)。長期暴露于嚴重應(yīng)激壓力下,糖皮質(zhì)激素和相關(guān)代謝底物的循環(huán)水平會持續(xù)升高,這會促使細胞內(nèi)線粒體溝通網(wǎng)絡(luò)受到破壞甚至斷裂,導(dǎo)致線粒體DNA損傷、氧化應(yīng)激和細胞死亡風(fēng)險增加[35]。而且,線粒體和機體免疫功能緊密聯(lián)系,這種關(guān)系可能進一步將早期創(chuàng)傷的生理反應(yīng)與免疫系統(tǒng)生物學(xué)變化聯(lián)系起來[36]。根據(jù)線粒體的細菌進化起源學(xué)說,循環(huán)細胞游離mtDNA(ccf-mtDNA)和其他線粒體成分將在細胞外充當損傷相關(guān)分子模式(DAMP),并通過Toll樣受體激活先天免疫系統(tǒng)[37]。此外,線粒體功能障礙促進免疫因子的產(chǎn)生,一項針對人類白細胞的研究發(fā)現(xiàn),線粒體呼吸鏈活性與脂多糖誘導(dǎo)的IL-6產(chǎn)生之間存在關(guān)聯(lián)[38],這表明線粒體呼吸能力改變可能導(dǎo)致促炎反應(yīng)的個體間變異。

童年創(chuàng)傷作為一種慢性環(huán)境應(yīng)激,其獨特性就體現(xiàn)在早期創(chuàng)傷壓力導(dǎo)致機體調(diào)節(jié)失調(diào)的嚴重程度和持續(xù)時間可能更嚴重,有些研究應(yīng)用產(chǎn)后母親分離(MS)(一種童年創(chuàng)傷的常用測試的模型)觀察到MS后嚙齒動物中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的線粒體功能障礙,與對照動物相比,MS后的成年嚙齒動物海馬中的活性氧增加、ATP生成減少、抗氧化水平降低[39-42],當使用催產(chǎn)素(一種具有潛在抗炎和抗抑郁特性的神經(jīng)調(diào)節(jié)劑)[43]、抗抑郁藥氟西汀等治療后,線粒體功能障礙的指標有所改善[44]。這些研究表明生命早期應(yīng)激源的出現(xiàn)會誘發(fā)線粒體功能紊亂,而抗炎的干預(yù)措施會減弱早期應(yīng)激對嚙齒動物線粒體功能的負面影響。迄今為止最大規(guī)模的一項線粒體研究中,Cai等人對比了11670名患有和不患復(fù)發(fā)性抑郁癥的中國女性,發(fā)現(xiàn)較高的唾液mtDNA甲基化與兒童性虐待史相關(guān)[45],有研究支持這一觀點[46]。Gumpp等人發(fā)現(xiàn),虐待史與外周血單核細胞(PMBC)中線粒體呼吸活性的增加呈正相關(guān),這兩者都與炎癥細胞因子的自發(fā)釋放增加有關(guān),而且有虐待史個體具有更高的能量需求[47]。這進一步說明了童年期創(chuàng)傷可能會通過免疫途徑導(dǎo)致線粒體功能障礙,進而影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能。

3 IRS-CIRS軸

炎癥反應(yīng)性系統(tǒng)(IRS),即導(dǎo)致免疫炎癥反應(yīng)發(fā)生的途徑,是MDD神經(jīng)生物學(xué)構(gòu)建的關(guān)鍵要素[48]。炎癥介質(zhì)可能與各種其他系統(tǒng)相互作用,如下丘腦-垂體-腎上腺軸、單胺和谷氨酸能神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)以及色氨酸分解物途徑、神經(jīng)發(fā)生/凋亡和線粒體生物發(fā)生,以增加MDD的患病風(fēng)險或加速疾病進展[49],而人體是一個奇妙的平衡體,機體極具智慧的開發(fā)出另外一套系統(tǒng)來拮抗或者補償IRS的影響,即補償免疫應(yīng)答系統(tǒng)(CIRS),該系統(tǒng)通過產(chǎn)生抗炎細胞因子和T調(diào)節(jié)(Treg)細胞的抑制活性發(fā)揮功能[50]。IRS和CIRS是整合免疫信號傳導(dǎo)過程的兩個要素,CIRS可以下調(diào)過度興奮的IRS并維持體內(nèi)穩(wěn)態(tài),IRS的過度激活和CIRS的抑制會損害兩個系統(tǒng)之間的平衡,進而引起炎癥甚至神經(jīng)毒性反應(yīng)。這種失衡往往由外源性因素引起,如細菌病毒侵襲、心理社會應(yīng)激因素等,比如本文討論的重點——CT[51]。

生理條件下,神經(jīng)叢、腦膜內(nèi)以及腦實質(zhì)中存在巨噬細胞、淋巴細胞,當微生物入侵以及各種外源性應(yīng)激源或者自身免疫紊亂時,將導(dǎo)致神經(jīng)免疫系統(tǒng)失調(diào)[52]。大腦中的急性免疫激活表現(xiàn)為多種免疫分子數(shù)量增加,如炎性細胞因子、補體蛋白、以及小膠質(zhì)細胞的活化。動物實驗表明,小膠質(zhì)細胞激活會導(dǎo)致成年大鼠的抑郁行為[53]。IRS-CIRS軸的細胞因子、趨化因子和補體蛋白能調(diào)節(jié)神經(jīng)信號傳遞、灰質(zhì)和白質(zhì)神經(jīng)可塑性、學(xué)習(xí)和記憶等[54]。一些外周細胞因子可以穿過血腦屏障作用于整個大腦的星形膠質(zhì)細胞,小膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元,從而促進正常的神經(jīng)生理過程[55]。但是大腦內(nèi)炎癥細胞因子的增多可能導(dǎo)致神經(jīng)遞質(zhì)代謝、神經(jīng)內(nèi)分泌功能、神經(jīng)發(fā)生/凋亡和神經(jīng)可塑性紊亂,影響與抑郁癥相關(guān)的認知、情感和行為[56]。

多項研究闡明了IRS-CIRS軸與神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)之間的潛在相互作用。炎癥細胞因子能持續(xù)影響多巴胺[57]、5-羥色胺[58]、抑制性神經(jīng)遞質(zhì)γ-氨基丁酸[59]等神經(jīng)遞質(zhì)的生物學(xué)過程及功能。神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)中的激活分子激活免疫系統(tǒng),而抑制分子抑制免疫系統(tǒng),被激活或抑制的免疫系統(tǒng)反過來影響大腦中的神經(jīng)信號和穩(wěn)態(tài),簡而言之,IRS-CIRS軸和神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)之間存在著反饋系統(tǒng)?；诖?IRS-CIRS可能影響抑郁癥的發(fā)作、抑郁發(fā)作次數(shù)和預(yù)后[60]。

巨噬細胞是最重要的免疫輔助細胞之一,發(fā)揮著關(guān)鍵的免疫調(diào)節(jié)作用。生命早期反復(fù)暴露于應(yīng)激下,將直接影響巨噬細胞分化、增殖、遷移潛力和數(shù)量[61]。斑馬魚體內(nèi)實驗表明,當使用合成糖皮質(zhì)激素模擬早期應(yīng)激,巨噬細胞的吞噬能力降低,導(dǎo)致細菌感染的嚴重程度增加[62]。巨噬細胞極化后分化為特定表型,并在微環(huán)境刺激下發(fā)揮特定功能,根據(jù)活化狀態(tài),巨噬細胞分為M1(經(jīng)典活化)和M2(交替活化);M1巨噬細胞具有促炎和抗微生物特性,而M2巨噬細胞本質(zhì)上是抗炎的,并促進細胞增殖和組織修復(fù)[63]。T淋巴細胞根據(jù)不同的細胞表面糖蛋白可以分為CD4+細胞或輔助T細胞(TH),以及CD8+T細胞或細胞毒性T細胞。TH分化為各種譜系,如Th1、Th2、Th9、Th17和Treg細胞[64],這些免疫效應(yīng)細胞都具有促炎或者抗炎的免疫調(diào)節(jié)功能。

巨噬細胞和T淋巴細胞不同的細胞因子譜及效應(yīng)功能確定了IRS-CIRS通路的功能屬性,發(fā)揮促炎作用的IRS由活化的M1細胞(分泌IL-1 + IL-6 + TNF-α),Th1細胞(分泌IL-2 + IL-12 + IFN-γ)和Th17細胞(分泌IL-17 + IL-6)組成;發(fā)揮抗炎作用的CIRS由活化的Th2細胞(分泌IL-4),Treg細胞(分泌IL-10 + TGF-β)、脂聯(lián)素和一些細胞因子受體(sIL-1RA,sIL-2R,sTNF-Rs)組成[60]。Th1細胞因子極化M1表型,源自M1巨噬細胞的細胞因子和趨化因子放大Th1反應(yīng)。相反,Th2細胞因子驅(qū)動M2極化,M2巨噬細胞放大免疫調(diào)節(jié)以及免疫抑制的Th2和Treg細胞,所以,M1/M2和Th1/Th2系統(tǒng)之間的平衡作用維持IRS-CIRS免疫穩(wěn)態(tài),當這種平衡被破壞時可導(dǎo)致慢性炎癥和免疫介導(dǎo)疾病[65]。

有薈萃分析報告了MDD患者外周血、腦脊液中促炎細胞因子、IRS驅(qū)動因素(如IL-6、TNF-α、IL-1β和IL-17)水平的增加,IRS介導(dǎo)因子(如IFN-γ和CCL2)在抑郁癥自殺患者的前額葉皮層表達降低[66-67]。Syed等人在從未接受過系統(tǒng)治療的MDD患者中發(fā)現(xiàn)了缺陷的IRS,具體表現(xiàn)為單核細胞/樹突狀細胞、B細胞活化減少和T細胞記憶減少[68],這說明MDD患者的IRS功能受限。另外,一項基于sIL-1RA、sTNF-R1和sIL-6R濃度增加的研究表明MDD患者IRS和CIRS的同時激活[69]。

在機體尚未發(fā)育成熟時,免疫系統(tǒng)也處于“不成熟”階段,有學(xué)者將這稱為環(huán)境適應(yīng)的可塑性時期[70],如果在這一時期受到嚴重或長期的應(yīng)激壓力,將影響免疫系統(tǒng)的成熟,甚至出現(xiàn)免疫系統(tǒng)的超敏現(xiàn)象,有研究稱,應(yīng)用脂多糖刺激有CT的MDD患者外周血時,與沒有經(jīng)歷童年創(chuàng)傷的MDD對照組相比,IRS顯著活躍,而CIRS表達缺陷[71],這提示,如果免疫系統(tǒng)在環(huán)境適應(yīng)可塑性時期受到應(yīng)激壓力的“攻擊”,這種攻擊可能會被免疫系統(tǒng)以某種形式記錄下來,當再次遇到應(yīng)激源時,免疫系統(tǒng)將出現(xiàn)IRS-CIRS軸失衡,進而引發(fā)軀體或心理疾病。但是免疫系統(tǒng)是如何“記住”這些“攻擊”的,尚不可知,期待未來會更多的研究結(jié)果。

4 結(jié) 語

伴CT的抑郁癥是抑郁癥中一個特殊的亞型,這類患者具有易復(fù)發(fā)、癥狀重、病程長、難治療、預(yù)后差的特點,是臨床上的痛點問題,其病理生理機制復(fù)雜,缺乏更具針對性的治療方案,所以試圖從免疫系統(tǒng)入手,雖然免疫系統(tǒng)與抑郁癥的關(guān)系仍是一個先有雞還是先有蛋的問題,但是多個甲基化位點的發(fā)現(xiàn)提示童年創(chuàng)傷可能通過改變表觀遺傳修飾,影響基因表達,進而導(dǎo)致免疫效應(yīng)物分泌異常,最終使機體成為精神或軀體疾病的“易感人群”,或者加重疾病的程度,增加治療難度等。未來,可以建立更大的中國人群樣本的伴CT抑郁癥亞型基因庫,全面分析甲基化位點或區(qū)域,從而找到伴CT這類難治性抑郁癥靶向治療的新希望。另一方面,雖然目前的研究由于缺乏直接測量線粒體功能的指標和方法,且臨床數(shù)據(jù)有限,但逆轉(zhuǎn)童年創(chuàng)傷誘導(dǎo)的線粒體功能障礙的潛力是無限的,值得進一步探索。從IRS-CIRS軸來說,缺乏一致性的研究,IRS可能過度激活也可能有功能缺陷,同時很少有研究提供關(guān)于CIRS的證據(jù),或者 MDD患者存在IRS和CIRS的異常,這就需要對研究對象進行更加明確、深入的劃分,從而進行更系統(tǒng)的研究。