基于抑郁癥動物模型炎癥機制的研究進展

胡明會， 李亞瓊， 張 浩，魏 盛， 喬明琦

(1.山東中醫藥大學中醫學院2017級碩士研究生，濟南 250355； 2.山東中醫藥大學中醫基礎理論研究所中醫情志學科，濟南 250355； 3.山東中醫藥大學情志病證研究科研創新團隊，濟南 250355)

抑郁癥是一種身心疾病，患者臨床主要表現為情緒比較壓抑、快感缺乏、無價值感或罪惡感、常有自殺思維，且體重、食欲、睡眠和精力出現一系列變化。據統計，至2020年抑郁癥將成為對人類健康危害較大的疾病，最主要的原因為抑郁癥發病率、復發率極高且臨床治療比較棘手[1]。目前，國內外對抑郁癥的研究從未間斷過，其發病機制揭示及有效干預藥物研制一直是醫學生命科學領域的研究熱點。近年來，為攻克抑郁癥的發病機制及致病因素等難題，研究人員做出了巨大努力，取得了飛躍性進展。單胺類假說、神經營養因子假說、細胞因子學說等成為目前常見的抑郁癥發病機制研究熱點。其中，對單胺遞質的調節發揮抗抑郁作用的藥物是基于單胺假說的臨床一線抗抑郁藥，雖然其療效肯定，但普遍存在起效延遲、有效率低、不良反應多等缺點，且單胺假說也不能解釋抑郁癥的全部現象。因此，近年來除單胺假說外的其他假說引起大家重視，炎癥假說認為應激刺激引起炎癥，最終導致抑郁癥的發生[2]。現主要闡述炎癥機制在抑郁癥動物模型發病中的作用及炎癥機制與抑郁癥的關系，以為抑郁癥的臨床藥物治療提供新思路和方向。

1 與炎癥機制有關的抑郁癥動物模型

目前，抑郁癥動物模型的建立主要根據動物的行為表現和疾病的關系及動物的造模手段與疾病的相關性等原則。相關研究人員根據以上原則，建立了多種抑郁癥動物模型(絕望模型和獲得性無助模型)[3]：①Porsolt等[4]提出的模擬大、小鼠“行為絕望”的強迫游泳實驗”；②懸尾實驗也是一種“絕望模型”[5]，它和強迫游泳具有一樣的理論基礎，模擬出小鼠的行為絕望狀態；③Seligman和Beagley[6]用實驗動物(狗)模擬抑郁癥的某些主要特征提出了獲得性無助行為實驗(現多用大鼠代替狗來制作此模型)。

應激是情感障礙中最常見的危險因素，抑郁樣行為的動物模型需用各種形式的應激源來誘導，包括慢性腎上腺皮質酮給藥、母嬰分離、社會挫敗及慢性不可預見性溫和應激[7]。其具體操作方法如下：實驗動物被暴露在一系列應激因子中，至少需要4周的壓力誘發抑郁樣狀態，這些典型的抑郁樣行為包括糖水偏好系數降低、運動總路程減少及體重減輕等。以上動物模型的異常行為改變為臨床抑郁癥藥物治療提供有力證據，這證實了以上動物模型的預測效度，提示它們可以用來進行人類抑郁癥發病機制的探索和開發針對性治療藥物。

與慢性不可預見性溫和應激基本原理類似的還有社會挫敗應激模型，社會挫敗是以種群內個體的社交斗爭為基礎，使挫敗動物產生情感和精神壓力。社會挫敗應激模型建立遵循以下原則：①居住鼠的模型制備選用個頭較大、體重較重以及生長周期較長的大鼠，以使其在與入侵鼠的打斗過程中占絕對優勢。在模型的建立過程中，居住鼠會對入侵鼠進行強烈的攻擊行為，結束的標準為入侵鼠發出痛苦的叫聲以及出現不再抵抗的行為[8]。②將入侵鼠放入保護籠(保護籠是帶孔透明的)，再放到居住鼠籠中，這個過程居住鼠與入侵鼠沒有辦法產生任何的交流行為，只存在“三覺”接觸，即視覺、嗅覺、觸覺接觸。社會應激失敗的大鼠抑郁樣行為較顯著，包括社交回避、快感缺失、晝夜節律系統的中斷和代謝的變化[9]。

有動物實驗表明，抗抑郁藥能減輕炎癥反應，舍曲林和帕羅西汀可顯著減少T淋巴細胞釋放腫瘤壞死因子-α[10]，帕羅西汀能阻斷α干擾素誘導的下丘腦白細胞介素(interleukin，IL)-1β水平升高[11]。近年來，免疫炎癥一直是國內外研究的熱點，其與抑郁癥有密切聯系[12]。因此，合適的免疫炎癥動物模型是探索抑郁癥免疫炎癥假說的重要工具。Durairaj等[13]報道，脂多糖能誘導小鼠巨噬細胞中的腫瘤壞死因子-α和IL-6水平升高，帕羅西汀可降低IL-6水平，使腫瘤壞死因子-α水平升高，說明帕羅西汀通過不同的機制影響炎癥因子水平”。

情緒異常類疾病的炎癥機制受到醫學界的廣泛關注。臨床人群和臨床前動物的抑郁狀態通常均伴隨組織的炎性改變，包括胃黏膜組織、腸道組織及腦組織的炎性改變等。有研究通過采用氣體沖擊致大鼠局部腦創傷探討大鼠腦創傷后促炎癥細胞因子(腫瘤壞死因子-α、IL-6、IL-8)和抗炎癥細胞因子(IL-10)的動態變化發現，促炎癥細胞因子腫瘤壞死因子-α、IL-6與抗炎癥細胞因子IL-10呈正相關，說明促炎癥和抗炎癥細胞因子均參與了繼發性腦損傷[14]。

2 中樞免疫系統與抑郁癥的炎癥機制

先天免疫反應是抵御外邪入侵的第一道防線。在遇到外部感染刺激物(細菌、病毒等)時，為了防止感染，先天性免疫細胞會立刻侵入該部位，清除入侵病原體和死亡細胞，產生促炎癥細胞因子，進而產生更多的先天免疫細胞和適應性免疫細胞；適應性免疫細胞可以調節先天免疫細胞形成免疫記憶。

宋營改和任翊[15]認為在真菌感染中，先天免疫與適應性免疫起共同的作用，而免疫反應是基于免疫細胞的功能可塑性。中樞神經系統免疫的特異性可歸于血腦屏障及其保護機制。雖然中樞神經系統的免疫細胞運輸機制尚不完全清楚，但腦組織仍保持穩定的免疫監視。中樞神經系統在細胞間液衍生的可溶性抗原，可以通過星形膠質細胞血管周圍通道流入腦脊髓。王偉和劉偉志[16]認為，星形膠質細胞作為非神經元細胞分布廣、數量多，起著重要的作用。且他們還研究發現，重度抑郁癥患者腦中星形膠質細胞的形態和功能發生了較明顯的改變。

星形膠質細胞是大腦中數量最多的膠質細胞類型，其重要作用是維持神經遞質傳遞和血腦屏障的建立。星形膠質細胞分為原漿星形膠質和纖維星形膠質兩大細胞，這是基于星形膠質細胞的位置和形態來區分[17]。研究發現，星形膠質細胞數量在抑郁癥患者前額皮質區顯著減少[18]，且其形態和功能在抑郁癥患者腦中也發生了較為明顯的改變[19]。以上研究表明，與傳統認識不同，免疫細胞也浸潤到中樞神經系統，這大大深化了大家對大腦免疫耐受的認識。

大腦免疫反應中的另一個免疫細胞為小膠質細胞，小膠質細胞作為中樞神經系統內的免疫細胞，對神經元起重要的調控作用。有研究顯示，抑郁癥患者腦中的小膠質細胞發生了明顯的改變[20]，小膠質細胞由胚胎期第7天卵黃囊原始巨噬細胞產生，然后通過血管進入腦實質。小膠質細胞是大腦中的主要細胞，它與其他膠質細胞和神經元產生相互作用(有助于突觸的結構形成)。在慢性炎癥的情況下，小膠質細胞的激活有助于連接丟失的神經突觸及被破壞的神經回路。臨床研究發現，抑郁癥患者的小膠質細胞及星形膠質細胞被大量激活，炎癥因子表達水平明顯升高，提示神經炎癥可能是誘發抑郁癥的重要機制之一。

浸潤的單核細胞促使巨噬細胞形成，巨噬細胞通常位于血管周圍間隙、脈絡叢和正常的腦膜。它們在細胞間液抗原呈遞、細胞因子信號轉導與調節血管內皮細胞炎癥反應中發揮重要作用[21]。在病理條件下，巨噬細胞能浸潤腦實質，參與髓鞘抗原增生，并可攝食小膠質細胞[22]。動物實驗結果表明，長期處于反復應激條件下小鼠的外周血單核細胞會進入腦組織，誘發焦慮和抑郁樣行為[23]。類似的研究結果證實，脾臟單核細胞也會遷移浸潤腦組織，造成相關腦區應激敏感性神經免疫反應并誘發焦慮樣行為[24]。這表明，單核細胞/巨噬細胞在嚙齒類動物模型神經炎癥反應和行為調節中起重要作用。

3 促炎性細胞因子與抑郁癥的炎癥機制

細胞因子是由單核細胞、巨噬細胞和淋巴細胞等免疫細胞合成與分泌，在生理情況下，細胞因子能支持營養神經元及對神經的發生起重要作用。現階段關于細胞因子在抑郁癥發病中的作用與機制研究主要集中在腫瘤壞死因子-α、IL-1β及IL-6等促炎癥細胞因子，汪崇澤和盛國紅[25]通過動物實驗發現，給予促炎癥細胞因子誘導全身炎癥反應可導致抑郁樣行為、快感缺乏。Durairaj等[13]實驗發現，帕羅西汀可通過不同的機制影響炎癥因子水平。長期慢性應激和無助感的實驗動物常伴隨外周免疫炎癥途徑活化。應激方式對細胞因子的調節具有細胞因子特異性和組織特異性，如束縛應激可促使肝臟、中腦內IL-6信使RNA、下丘腦內IL-1β信使RNA、腦皮質內腫瘤壞死因子-α信使RNA表達水平升高，而外周血中腫瘤壞死因子-α蛋白表達水平下降，提示免疫激活與應激具有相似的行為學效應。因此，由免疫激活引起的炎癥反應，尤其是細胞因子的過多分泌，可能是應激調控抑郁病程的機制之一。

此外，服用西藥氟西汀或帕羅西汀能有效緩解大鼠的抑郁樣行為。陳永法和曹文帥[26]通過隨機對照試驗系統地評價了氟西汀與帕羅西汀治療抑郁癥的臨床效果和不良反應，結果顯示在治療效果方面帕羅西汀組與氟西汀組的漢密爾頓抑郁量表得分差異無統計學意義；在不良反應方面，帕羅西汀組的腹瀉發生率低于氟西汀組，而兩組頭痛、失眠、口干、惡心、嗜睡發生率比較差異無統計學意義。這說明，在不考慮成本的情況下，帕羅西汀和氟西汀在臨床上可相互替代。以上結果均證實，體內各種促炎癥細胞因子參與了抑郁癥的發生發展。

4 免疫炎癥對抑郁癥炎癥的影響

已有證據表明免疫反應異常對抑郁癥患者有影響，并證實了抑郁癥的早期炎癥理論[27]。另有研究表明，促炎細胞因子能改變單胺能與谷氨酸能神經遞質、神經內分泌激素、神經營養因子[腦源性神經營養因子(brain-derived neurotrophic factor，BDNF)]和小膠質細胞的反應[28-29]。如BDNF-酪氨酸激酶受體通路同時介導了動物的抑郁樣行為及炎癥反應，但其具體機制仍不完全清楚，BDNF通過酪氨酸激酶受體發揮作用，在發育和成年期對神經元存活、生長和可塑性起關鍵的神經營養因子作用[30]。同時，應激會減少海馬中BDNF的表達，這種反應與神經元的萎縮和丟失有關，這一過程可通過外源性給予BDNF逆轉[31]。與外源性BDNF作用類似，各種抗抑郁藥物均能增加海馬和前額葉皮質BDNF信使RNA的表達[32]。且抑郁癥所誘發的促炎癥細胞因子變化可顯著改變BDNF的表達，如IL-1、脂多糖等可抑制海馬和前額葉皮質等腦區內的BDNF表達。以上證據強化了應激、抑郁、神經保護和細胞因子之間的緊密聯系，細胞因子進一步誘導環加氧酶-2、前列腺素E2、趨化因子的上調，這與抑郁癥的神經系統的化學物質有相似之處[29]。此外，下丘腦-垂體-腎上腺軸也可通過與糖皮質激素抵抗相關的反饋抑制機制參與炎癥相關的抑郁癥發生發展過程[33]。

一般來說，致炎性抑郁癥模型的造模可選用脂多糖、卡介苗。這些模型的基本原理是提高促炎癥細胞因子水平，進而誘發動物炎癥性病態行為[34]。隨后，炎癥性病態行為會慢慢消退，而抑郁樣行為會隨之增強。因此，這類模型的炎癥癥狀和抑郁樣行為會伴隨發生，用針對性藥物干預會顯示較好的預測效度。除直接的致炎性抑郁癥模型外，有證據表明，應激和嗅球切除的抑郁模型同樣有免疫介導的炎癥反應[35]，如慢性溫和性應激可提高外周血的IL-1β、IL-6和腫瘤壞死因子-α水平，而習得性無助應激會升高IL-1、IL-1β、IL-6、腫瘤壞死因子-α、IL-3、IL-10、IL-13、IL-17A、IL-5、IL-2、γ干擾素、巨噬細胞炎性蛋白-1α和巨噬細胞炎性蛋白-1β水平。另一種應用廣泛的抑郁癥應激范式反復社會挫敗應激會升高血漿IL-1、IL-6、IL-10β、單核細胞趨化蛋白-1、IL-7和血管內皮生長因子水平[7]。以上研究證實了抑郁癥發病中神經系統和免疫系統之間的復雜關聯，正是這兩個系統之間的平衡失調介導了情緒異常基本機制，提示這一復雜調控機制有望成為中樞神經系統藥物開發的有用靶點。如已有臨床研究開發非甾體抗炎藥作為抗抑郁治療或輔助治療用藥[36]。

5 小 結

抑郁癥是臨床常見的情志病，危害嚴重，病因病機復雜不明。因此，需要從不同的方面作為切入點，深入探索其發病機制，這不僅有望取得原創性突破，還對抑郁癥的防治和揭示其本質具有重要的現實和理論意義。炎癥是抑郁癥的重要病因之一，然而關于兩者的關系及其具體機制仍有許多問題尚待解決。未來，需進一步闡明免疫炎癥途徑在抑郁癥發生發展中的具體信號轉導機制，明確藥物抗抑郁治療的靶點，以提高抑郁癥的臨床治愈率。