抑郁癥患者腸道菌群與血清炎癥因子和臨床癥狀的相關(guān)性分析

哈斯朝魯 李 欣 盧 鴻 李 軻

山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院檢驗(yàn)科，山西太原 030001

腸-腦軸受神經(jīng)遞質(zhì)和免疫調(diào)節(jié)劑（如細(xì)胞因子、代謝產(chǎn)物和激素等）介導(dǎo)的不同機(jī)制相互影響，并與下丘腦-垂體-腎上腺軸密切相關(guān)[1]。腸道菌群可產(chǎn)生和調(diào)節(jié)主要神經(jīng)遞質(zhì)的生物利用度，腸道菌群失調(diào)可能是抑郁癥、強(qiáng)迫癥等精神性疾病及功能性胃腸病的重要發(fā)病機(jī)制，其機(jī)制包括腸道菌群可產(chǎn)生γ 氨基丁酸、5-羥色胺、去甲腎上腺素等神經(jīng)遞質(zhì)，影響神經(jīng)系統(tǒng)活動(dòng)[2]。免疫系統(tǒng)活動(dòng)增強(qiáng)了腸道菌群和大腦之間的聯(lián)系，腸道菌群失調(diào)可損害腸上皮的完整性，導(dǎo)致病原微生物防御缺陷，從而導(dǎo)致炎癥反應(yīng)和神經(jīng)炎癥，已有研究證明抑郁癥患者炎癥生物標(biāo)志物升高[3]?；A(chǔ)研究[4]顯示，食源性空腸彎曲菌增加了與自主神經(jīng)功能相關(guān)的大腦區(qū)域C 反應(yīng)蛋白水平，并導(dǎo)致小鼠的抑郁樣行為。胡少華等[5]研究顯示，腸-腦軸的功能可導(dǎo)致生理和病理性改變，內(nèi)分泌系統(tǒng)的異常在抑郁癥的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。鑒于此，本研究采用病例對(duì)照分析，觀察了抑郁癥患者腸道菌群變化及其與抑郁癥患者血清炎癥因子及臨床癥狀的關(guān)系。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選擇2020 年7 月至2020 年12 月在山西醫(yī)科大學(xué)第一醫(yī)院就診的首發(fā)抑郁癥患者154 例作為研究組。納入標(biāo)準(zhǔn)：①所有患者均符合《精神障礙診斷與統(tǒng)計(jì)手冊(cè)（第5 版）》[6]抑郁障礙診斷標(biāo)準(zhǔn)；②年齡18～60 歲，性別不限，右利手；③患者對(duì)研究知情并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：①合并感染性、自身免疫性疾病；②合并腦部器質(zhì)性疾病或其他類型精神障礙；③合并嚴(yán)重軀體疾??；④合并胃腸道器質(zhì)性疾病或功能性胃腸疾病；⑤合并糖尿病、冠心病、高血壓等疾病；⑥既往有腸道手術(shù)史；⑦入組前有抑郁癥病史；⑧入組前3 個(gè)月內(nèi)服用過抗抑郁藥物、抗生素或影響腸道菌群的藥物；⑨體重指數(shù)（body mass index，BMI）≥28 kg/m2；⑩已納入或擬納入其他臨床研究及抗抑郁癥藥物治療史。同時(shí)按照1∶1 比例隨機(jī)抽取154 名健康體檢受試者作為對(duì)照組，對(duì)照組均無(wú)抑郁癥狀，排除標(biāo)準(zhǔn)同上。對(duì)照組男61 例，女93 例；年齡23～59 歲，平均（40.37±12.85）歲；BMI 16.93～27.08 kg/m2，平均（22.67±3.67）kg/m2。研究組男56 例，女98 例；年齡22～57 歲，平均（39.85±10.69）歲；BMI 17.64～27.41 kg/m2，平均（22.84±3.14）kg/m2。兩組性別、年齡、BMI 等一般資料比較，差異均無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＞0.05），具有可比性。本研究經(jīng)過醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)通過。

1.2 研究方法

1.2.1 腸道菌群檢測(cè) 根據(jù)第4 版《全國(guó)臨床檢驗(yàn)操作規(guī)程》[7]收集患者新鮮糞便，檢測(cè)時(shí)取200 mg 糞便，采用E.Z.N.A.? Stool DNA Kit 試劑盒提取中DNA，嚴(yán)格按照試劑盒說(shuō)明書操作。通過定量聚合酶鏈反應(yīng)（quantitative polymerase chain reaction，qPCR）測(cè)定細(xì)菌DNA 數(shù)量。擴(kuò)增16S 核糖體RNA（16S ribosomal RNA，16S rRNA）的V4 高變區(qū)后，使用片段分析儀上的dsDNA 910 試劑盒對(duì)每個(gè)樣本擴(kuò)增的DNA 量進(jìn)行定量。16S rRNA 測(cè)序在lllumina MiSeq 平臺(tái)上完成，獲得數(shù)據(jù)按照97%閾值以成對(duì)匹配的方式分配到操作分類單元（operational taxonomy units，OTUs），使用RDP 參考數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行分類。

1.2.2 炎癥因子檢測(cè) 入組后抽取患者空腹靜脈血，采用酶聯(lián)免疫吸附法測(cè)定患者血清腫瘤壞死因子-α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白細(xì)胞介素（interleukin，IL）-1β 和IL-6 水平，試劑盒購(gòu)自上海酶聯(lián)生物科技有限公司，嚴(yán)格按照說(shuō)明操作。

1.2.3 抑郁癥狀評(píng)估 采用漢密爾頓抑郁量表（Hamilton depression scale，HAMD-17）[8]進(jìn)行評(píng)估，HAMD-17量表包括抑郁情緒、有罪感、自殺、入睡困難、睡眠不深等17 個(gè)條目組成。HAMD-17 量表≤7 分表示無(wú)抑郁癥狀；HAMD-17 量表得分7～17 分表示可能存在輕度抑郁癥狀；HAMD-17 量表<17～24 分可能有中度抑郁；HAMD-17 量表＞24 分，表示可能存在嚴(yán)重抑郁?？傮wHAMD-17 量表得分越高說(shuō)明患者抑郁程度越嚴(yán)重。

1.3 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 23.0 統(tǒng)計(jì)學(xué)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差（）表示，組間比較采用獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，多組間比較采用單因素方差分析；計(jì)數(shù)資料用例數(shù)和百分比表示，采用χ2檢驗(yàn)；相關(guān)性分析采用斯Spearman 分析。以P ＜0.05 為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組炎癥因子水平比較

研究組TNF-α、IL-1β、IL-6 水平均高于對(duì)照組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。見表1。

表1 兩組炎癥因水平比較（ng/L，）

表1 兩組炎癥因水平比較（ng/L，）

注 TNF-α：腫瘤壞死因子α；IL-1β：白細(xì)胞介素1β；IL-6：白細(xì)胞介素6

2.2 不同抑郁程度患者炎癥因子水平比較

根據(jù)HAMD-17 評(píng)分將研究組患者分為輕度抑郁患者67 例、中度抑郁患者51 例、重度抑郁患者36 例，重度抑郁患者TNF-α、IL-1β、IL-6 水平均高于輕度和中度抑郁患者，中度抑郁患者TNF-α、IL-1β、IL-6 水平均高于輕度抑郁患者，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。見表2。

表2 不同抑郁程度患者炎癥因子水平比較（ng/L，）

表2 不同抑郁程度患者炎癥因子水平比較（ng/L，）

注 與輕度抑郁患者比較，aP ＜0.05；與中度抑郁患者比較，bP ＜0.05。TNF-α：腫瘤壞死因子α；IL-1β：白細(xì)胞介素1β；IL-6：白細(xì)胞介素6

2.3 兩組糞便菌群豐富度及多樣性比較

研究組Shannon 指數(shù)高于對(duì)照組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P ＜0.05）。見表3。

表3 兩組糞便菌群豐富度及多樣性比較（）

表3 兩組糞便菌群豐富度及多樣性比較（）

注：Shannon：香農(nóng)指數(shù)

2.4 兩組門、屬水平腸道菌群豐度比較

研究組厚壁菌門豐度低于對(duì)照組（P ＜0.05），擬桿菌門、變形菌門和樹桿菌門豐度高于對(duì)照組（P ＜0.05）；研究組擬桿菌屬、普氏菌屬、另枝菌屬、棲糞桿菌屬、考拉桿菌屬豐度低于對(duì)照組（P ＜0.05），毛螺菌屬、副桿菌屬、布勞特氏菌屬、巨單胞菌屬豐度明顯高于對(duì)照組（P ＜0.05）。見表4。

表4 兩組門、屬水平腸道菌群豐度比較（）

表4 兩組門、屬水平腸道菌群豐度比較（）

2.5 腸道菌群和炎癥因子及抑郁程度的相關(guān)性分析

擬桿菌屬、棲糞桿菌屬、考拉桿菌屬與TNF-α、IL-1β、IL-6 和抑郁程度呈負(fù)相關(guān)（P ＜0.05）；普氏菌屬、另枝菌屬、毛螺菌屬、副桿菌屬、布勞特氏菌屬、巨單胞菌屬與TNF-α、IL-1β、IL-6 和抑郁程度無(wú)相關(guān)性（P ＞0.05）。見表5。

表5 腸道菌群和炎癥因子及抑郁程度的相關(guān)性分析

3 討論

臨床前和臨床研究結(jié)果[9-10]均顯示，心理應(yīng)激、生理應(yīng)激、先天性因素及感染等因素均可引起宿主腸道微調(diào)生物群變化，腸黏膜屏障破壞和細(xì)菌脂多糖移位，免疫系統(tǒng)激活，產(chǎn)生促炎細(xì)胞因子。促炎因子水平增加和環(huán)境壓力激活邊緣系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要涉及記憶、情緒和行為。母嬰分離、外界壓力等方式的抑郁癥動(dòng)物模型均顯示實(shí)驗(yàn)動(dòng)物與對(duì)照組動(dòng)物之間存在腸道菌群結(jié)構(gòu)改變。通過分離抑郁癥患者糞便中微生物并培養(yǎng)后，再移植進(jìn)入小鼠體內(nèi)，可誘發(fā)實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的抑郁樣改變[11]。神經(jīng)遞質(zhì)相關(guān)研究[12]顯示，腸道菌群可能通過單胺神經(jīng)遞質(zhì)和谷氨酸等神經(jīng)遞質(zhì)的傳導(dǎo)發(fā)揮作用。系統(tǒng)分析[13]顯示，以糞便微生物移植為靶點(diǎn)的腸-腦軸調(diào)整可減輕抑郁和焦慮樣癥狀。

目前，抑郁和非抑郁患者糞便中微生物菌群的報(bào)道尚存在爭(zhēng)議，Naseribafouei 等[14]比較了抑郁（37 例）和非抑郁（18 例）受試者糞便微生物，未發(fā)現(xiàn)兩者糞便微生物多樣性存在差異。Jiang 等[15]采用16S rRNA基因序列分析技術(shù)的研究顯示，抑郁癥患者糞便微生物多樣性顯著高于健康受試者。漆靖等[16]采用16S rRNA 的研究同樣顯示，抑郁癥患者Shannon 指數(shù)明顯升高，主要表現(xiàn)在擬桿菌科豐度升高。本研究結(jié)果顯示，研究組Shannon 指數(shù)顯著高于對(duì)照組，結(jié)果提示，抑郁癥患者腸道菌群多樣性較高。與Jiang 等[15]和漆靖等[16]研究一致。雖然腸道菌群多樣性有益于人體健康，但其在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的影響越來(lái)越受到關(guān)注。對(duì)配方奶粉和母乳喂養(yǎng)的研究顯示，雖然配方喂養(yǎng)嬰兒的腸道微生物多樣性升高，但母乳喂養(yǎng)嬰兒的神經(jīng)發(fā)育水平更好。此外在自閉癥患兒中也觀察到腸道菌群多樣性和豐度增加，抑郁癥患者腸道菌群多樣性增加的確切機(jī)制尚不明確，可能受健康狀況、年齡、飲食、壓力等多種因素相關(guān)。本研究顯示，抑郁癥患者3 個(gè)主要菌門之間存在顯著分類學(xué)差異，擬桿菌門和變形菌門在抑郁癥患者中明顯豐度更高，而厚壁菌門豐度降低；在屬水平上，抑郁癥患者擬桿菌屬、普氏菌屬、另支菌屬豐度降低，棲糞桿菌屬、考拉桿菌屬、毛螺菌屬、副桿菌屬、布勞特氏菌屬、巨單胞菌屬豐度升高。抑郁癥患者存在腸道菌群多樣性改變。

研究顯示，與健康對(duì)照者比較，抑郁癥患者存在炎癥因子水平升高。尸檢研究結(jié)果表明抑郁癥患者大腦內(nèi)存在炎癥標(biāo)志物[17]。Tonelli 等[18]研究顯示，自殺的抑郁癥患者腦部區(qū)域炎癥水平升高。TNF-α 是抑郁癥中較嚴(yán)重的促炎細(xì)胞因子之一，在神經(jīng)炎癥反應(yīng)期間的細(xì)胞因子級(jí)聯(lián)啟動(dòng)和調(diào)節(jié)中發(fā)揮核心作用。研究顯示[19]，TNF-α 參與下丘腦-垂體-腎上腺軸（hypothalamic pituitary adrenal axis，HPA 軸），軸異常激活，調(diào)節(jié)神經(jīng)元5-羥色胺轉(zhuǎn)運(yùn)體和吲哚胺2，3-雙加素酶的活性，導(dǎo)致抑郁過程中5-羥色胺攝取減少，色氨酸缺失。IL-1β 在調(diào)節(jié)TNF-α 和IL-6 表達(dá)中發(fā)揮重要作用，是腦炎癥級(jí)聯(lián)反應(yīng)的主要調(diào)節(jié)因子，在控制神經(jīng)炎癥發(fā)生方面發(fā)揮重要作用。研究顯示[20]，血清IL-1β穿透血腦屏障，直接刺激HPA，導(dǎo)致皮質(zhì)醇的過度分泌，減少突觸裂隙中5-羥色胺的再攝取，從而導(dǎo)致抑郁癥狀。IL-6 是免疫系統(tǒng)中重要的多功能細(xì)胞因子，可誘導(dǎo)星形膠質(zhì)細(xì)胞在應(yīng)激狀態(tài)下產(chǎn)生更多代謝物?？v向研究顯示[21]，9 歲時(shí)血清IL-6 水平升高的兒童在18 歲時(shí)抑郁癥風(fēng)險(xiǎn)較健康人群高10%。本研究結(jié)果顯示，抑郁癥患者TNF-α、IL-1β、IL-6 等水平均高于對(duì)照組，結(jié)果提示，在抑郁癥患者體內(nèi)存在炎癥狀態(tài)，與既往研究相符。

腸道菌群對(duì)免疫系統(tǒng)維護(hù)具有重要意義，腸道微生物紊亂可引起機(jī)體免疫功能失調(diào)，進(jìn)而引發(fā)炎癥反應(yīng)。在應(yīng)激條件下，腸道通透性增加，腸黏膜屏障發(fā)生破壞，革蘭陰性菌從腸道進(jìn)入體循環(huán)，產(chǎn)生的脂糖引起炎癥。研究顯示，正常腸黏膜屏障狀態(tài)下TNF-α、IL-1β 和IL-6 維持于低水平，在腸黏膜屏障破壞時(shí)，TNF-α、IL-1β、IL-6 水平升高，各種炎癥因子通過不同途徑進(jìn)入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，并將炎癥信號(hào)傳入中樞神經(jīng)系統(tǒng)，促進(jìn)抑郁癥發(fā)生。本研究結(jié)果顯示，擬桿菌屬、棲糞桿菌屬、考拉桿菌屬與TNF-α、IL-1β、IL-6 水平呈負(fù)相關(guān)，且與抑郁程度呈負(fù)相關(guān)。在一項(xiàng)關(guān)于腸道微調(diào)生物的研究[22]顯示，腸炎的嚴(yán)重程度與棲糞桿菌屬數(shù)量呈反比。對(duì)腦卒中后抑郁患者的研究[23]顯示，腦卒中后抑郁癥患者抗炎性糞桿菌屬豐度減少。此外大量研究[24-27]顯示，擬桿菌、棲糞桿菌等菌屬豐度在抑郁癥中降低，本研究已觀察到這種現(xiàn)象。因此推斷擬桿菌屬、棲糞桿菌屬等抗炎性腸道菌群減少導(dǎo)致腸道通透性增加和體內(nèi)嚴(yán)重狀態(tài)，進(jìn)而通過炎癥相關(guān)機(jī)制影響抑郁癥的發(fā)生發(fā)展，故而觀察到上述菌屬與HAMD-17 評(píng)分的相關(guān)性。

綜上所述，本研究結(jié)果顯示，腸道菌群與炎癥因子和抑郁癥嚴(yán)重程度相關(guān)，深入探討腸道菌群與炎癥和抑郁癥的關(guān)系，可為抑郁癥防治提供新的思路。