基于中醫(yī)陰陽(yáng)理論探討線(xiàn)粒體與抑郁癥的相關(guān)性

楊麗旋，郭蓉娟，韓振蘊(yùn)，李彥楠，代寶安，李景淳，敖與天

抑郁癥是一種常見(jiàn)的情緒障礙類(lèi)疾病，為復(fù)雜的心理、社會(huì)、生物學(xué)等多因素互相影響的結(jié)果，因其高患病率、高致殘率、高自殺率、高復(fù)發(fā)率的特點(diǎn)，已嚴(yán)重影響了人類(lèi)的健康[1]。其相關(guān)發(fā)病機(jī)制主要有單胺神經(jīng)遞質(zhì)紊亂、下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamus-pituitary adrenal axis，HPA)功能失調(diào)、神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子缺乏、免疫炎癥反應(yīng)，以及目前受到關(guān)注的腸道微生物紊亂[2]和線(xiàn)粒體功能障礙等[3]。線(xiàn)粒體作為細(xì)胞產(chǎn)生能量的主要場(chǎng)所，自身通過(guò)不斷的生物合成、分裂/融合及自噬運(yùn)動(dòng)，以維持線(xiàn)粒體質(zhì)量平衡，保證功能正常[4]。線(xiàn)粒體調(diào)控自身穩(wěn)態(tài)的過(guò)程蘊(yùn)含中醫(yī)陰陽(yáng)理論的內(nèi)容，通過(guò)運(yùn)用中醫(yī)傳統(tǒng)理論與現(xiàn)代研究技術(shù)相結(jié)合的方式，不僅能夠深入理解抑郁癥的西醫(yī)微觀機(jī)制及中醫(yī)傳統(tǒng)理論的內(nèi)涵，同時(shí)還可以推進(jìn)中醫(yī)藥事業(yè)的現(xiàn)代化進(jìn)程。

1 線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系

線(xiàn)粒體通過(guò)氧化磷酸化(OXPHOS)調(diào)控能量轉(zhuǎn)化，生成三磷酸腺苷(adenosine triphosphate，ATP)為機(jī)體提供能量[5]。線(xiàn)粒體質(zhì)量控制(mitochondial quality control，MQC)體系正常運(yùn)行可以維持線(xiàn)粒體數(shù)量、結(jié)構(gòu)和功能正常，確保細(xì)胞受到應(yīng)激刺激后繼續(xù)正常活動(dòng)[6]。MQC包含線(xiàn)粒體生物合成(mitochondrial biogenesis，MB)、線(xiàn)粒體融合/分裂、線(xiàn)粒體自噬等[4，6]。

1.1 線(xiàn)粒體生物合成 線(xiàn)粒體生物合成是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)和修復(fù)損傷的重要調(diào)控部分。線(xiàn)粒體生物合成是由細(xì)胞核DNA和線(xiàn)粒體DNA(mitochondrial DNA，mtDNA)共同調(diào)控完成。通過(guò)線(xiàn)粒體生物合成可以增加線(xiàn)粒體數(shù)量和mtDNA的拷貝數(shù)，促進(jìn)呼吸鏈復(fù)合體的相關(guān)表達(dá)，增強(qiáng)線(xiàn)粒體氧化磷酸化，修復(fù)線(xiàn)粒體損傷[7]。線(xiàn)粒體生物合成涉及細(xì)胞內(nèi)外多個(gè)轉(zhuǎn)錄因子、蛋白通道和信號(hào)分子，其中過(guò)氧化物酶體增生物激活受體γ輔助激活因子-1α(PGC-1α)為核心調(diào)節(jié)蛋白[8]。其上游調(diào)控區(qū)域是腺苷酸活化蛋白激酶(AMP activated protein kinase，AMPK)以及沉默信息調(diào)節(jié)因子2相關(guān)酶1(silent mating type information regulation 2 homolog 1，SIRT1)，AMPK和SIRT1活化都可以激活PGC-1α，PGC-1α則可刺激一系列核轉(zhuǎn)錄因子，如核轉(zhuǎn)錄相關(guān)因子1/2(nuclear respiratory factor-1/2，NRF1/2)、雌激素相關(guān)受體(ERR)和線(xiàn)粒體轉(zhuǎn)錄因子A(mitochondrial transcription factor A，TFAM)表達(dá)，使編碼線(xiàn)粒體蛋白的基因表達(dá)上調(diào)，增加粒體生物合成[9]。

1.2 線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué) 線(xiàn)粒體融合/分裂是線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)的主要組成部分，彼此互相聯(lián)系構(gòu)成了一個(gè)共同體，通過(guò)平衡融合和分裂這種相反運(yùn)動(dòng)的過(guò)程來(lái)維持線(xiàn)粒體自身穩(wěn)態(tài)，以滿(mǎn)足細(xì)胞代謝的需要[10]。線(xiàn)粒體的融合/分裂是由鳥(niǎo)苷三磷酸酶(GTPases)和其相關(guān)作用蛋白共同調(diào)控，如視神經(jīng)萎縮癥蛋白1(OPA1)、線(xiàn)粒體融合蛋白1和2(Mfn1/2)、線(xiàn)粒體動(dòng)力相關(guān)蛋白1/2(Drp1/Drp2)及與Drp1相互作用的線(xiàn)粒體分裂蛋白1(Fis1)、線(xiàn)粒體裂變因子(Mff)、線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)蛋白49 kDa(MiD49)、線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)蛋白51 kDa(MiD51)等[11]。其分裂的核心反應(yīng)是兩個(gè)線(xiàn)粒體膜之間的收縮和斷裂。相關(guān)研究顯示，在外界因素的刺激下，線(xiàn)粒體膜表面的Mff、Fis1、MiD49和MiD51表達(dá)增加，不斷募集細(xì)胞質(zhì)和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中Drp1，使其聚集在線(xiàn)粒體外膜(OMM)上形成環(huán)狀結(jié)構(gòu)，通過(guò)協(xié)同Drp2驅(qū)動(dòng)線(xiàn)粒體膜收縮完成分裂的過(guò)程[12-13]。而線(xiàn)粒體融合同樣涉及多個(gè)步驟，但主要以O(shè)MM和線(xiàn)粒體內(nèi)膜(IMM)的依次融合為主[14]。

1.3 線(xiàn)粒體自噬 線(xiàn)粒體損傷后通過(guò)這種選擇性自噬途徑對(duì)受損的線(xiàn)粒體進(jìn)行降解，以此維持線(xiàn)粒體的數(shù)量、質(zhì)量、形態(tài)及功能的正常[15]。線(xiàn)粒體自噬過(guò)程有兩個(gè)途徑，即泛素依賴(lài)途徑和受體依賴(lài)途徑。其中，泛素依賴(lài)途徑的PTEN誘導(dǎo)的激酶1(PINK1)和E3泛素連接酶Parkin通路為研究的熱點(diǎn)[16]。當(dāng)線(xiàn)粒體受損時(shí)，PINK1在線(xiàn)粒體外膜轉(zhuǎn)位酶(translocase of outer mitochondrial membrane，TOM)的作用下聚集在OMM，同時(shí)募集Parkin[17]。Parkin聚集并泛素化修飾多種蛋白底物，其中泛素結(jié)合蛋白P62(SQSTM1/P62)、視神經(jīng)蛋白(OPTN)、核點(diǎn)蛋白52(NDP52)、TAX1結(jié)合蛋白1(TAX1BP1)和BRCA1旁基因1蛋白(NBR1)的相關(guān)銜接蛋白與微管相關(guān)蛋白1A/1B-輕鏈3(LC3)及γ-氨基丁酸受體相關(guān)蛋白(GABARAP)的作用區(qū)域結(jié)合，誘導(dǎo)線(xiàn)粒體自噬發(fā)生[18]。而受體介導(dǎo)自噬的相關(guān)蛋白研究較多且重要的是Beclin1調(diào)節(jié)劑1(AMBRA1)、Bcl-2/腺病毒E1B-19 kDa蛋白互作蛋白3(BNIP3)受體、FUN14結(jié)構(gòu)相關(guān)蛋白1(FUNDC1)、Nip3樣蛋白X(NIX)、線(xiàn)粒體內(nèi)膜蛋白心磷脂和抑制素2蛋白(PHB2)等[19]。這些自噬受體蛋白在特定機(jī)制下通過(guò)被泛素化和磷酸化激活后與LC3和GABARAP相互作用形成自噬體，誘導(dǎo)線(xiàn)粒體自噬的發(fā)生。

2 陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)與線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系的關(guān)系

事物的發(fā)生、發(fā)展及變化規(guī)律包含陰陽(yáng)兩個(gè)方面，如《素問(wèn)》中提到：“天地者，萬(wàn)物之上下也……陰陽(yáng)者，萬(wàn)物之能始也”和“陰平陽(yáng)秘，精神乃至”。目前，陰陽(yáng)學(xué)說(shuō)多用于闡述人體各種生理及病理環(huán)節(jié)，尤其在分析細(xì)胞穩(wěn)態(tài)與分子機(jī)制之間的關(guān)系方面，具有至關(guān)重要的作用[20]。在中醫(yī)陰陽(yáng)理論中，具有上升、溫?zé)帷⑦\(yùn)動(dòng)等特性的事物屬于陽(yáng)，相對(duì)靜止的、寒冷的、抑制的事物屬于陰。如為了滿(mǎn)足外界刺激或細(xì)胞自身所需要的能量需求，啟動(dòng)粒體生物合成產(chǎn)生更多新的線(xiàn)粒體，這符合陽(yáng)的特性。同樣有研究顯示，因疾病刺激、靶向抑制或者敲除PGC-1α?xí)p少粒體生物合成的發(fā)生，能量代謝減少，這屬于陰的范疇[21]。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)節(jié)粒體生物合成的關(guān)鍵因子表達(dá)可以維持線(xiàn)粒體正常功能，達(dá)到“陰陽(yáng)自和”的目的。

線(xiàn)粒體融合和分裂兩者功能相反相成，類(lèi)似陰陽(yáng)之間互根互用、對(duì)立制約的關(guān)系。《素問(wèn)》提到：“陰在內(nèi)，陽(yáng)之守也；陽(yáng)在外，陰之使也”“陰勝則陽(yáng)病，陽(yáng)勝則陰病”[22]。線(xiàn)粒體融合的過(guò)程可以使其中的相關(guān)蛋白重新組合，及時(shí)修復(fù)損傷，而分裂的過(guò)程則可以在線(xiàn)粒體自噬前分離出受損的部分，產(chǎn)生功能正常的線(xiàn)粒體。相關(guān)研究提出，抑制Mfn1/Mfn2等蛋白表達(dá)可以減少線(xiàn)粒體融合，導(dǎo)致其分裂過(guò)度，產(chǎn)生大量線(xiàn)粒體碎片；如果抑制Drp1等分裂蛋白的活性則線(xiàn)粒體分裂減少，而融合增加，促使線(xiàn)粒體自噬的發(fā)生[23-24]。因此，線(xiàn)粒體融合和分裂需要雙方彼此協(xié)調(diào)，才能陰陽(yáng)和合，保證細(xì)胞功能正常。

適當(dāng)?shù)木€(xiàn)粒體自噬可以清除損傷的線(xiàn)粒體及其產(chǎn)生的異常代謝產(chǎn)物(有形之物)，同時(shí)轉(zhuǎn)化其他底物分子，進(jìn)行重新利用，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)及能量的更新(無(wú)形之氣)。這一過(guò)程類(lèi)似中醫(yī)陽(yáng)氣的推動(dòng)、轉(zhuǎn)化作用，線(xiàn)粒體自噬功能正常則能保證物質(zhì)及能量的正常產(chǎn)生[25]。當(dāng)機(jī)體由于外界應(yīng)激、衰老、疾病等原因刺激，出現(xiàn)一系列病理反應(yīng)，導(dǎo)致線(xiàn)粒體自噬能力減弱，不能及時(shí)清除受損的線(xiàn)粒體，使機(jī)體推動(dòng)轉(zhuǎn)化能力減弱，即陽(yáng)氣不足無(wú)以制陰；而自噬功能增強(qiáng)則過(guò)快地分解物質(zhì)消耗能量，即陰精不足無(wú)以化陽(yáng)。中醫(yī)所述“陽(yáng)化氣，陰成形”，由于陰陽(yáng)消長(zhǎng)失衡，“有形之物”如痰濁、瘀血等病理產(chǎn)物在體內(nèi)堆積，“無(wú)形之氣”如精血、津液等營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)無(wú)以化生，影響機(jī)體的正常生理功能，如此反復(fù)“陰陽(yáng)失和”則疾病遷延難愈。線(xiàn)粒體通過(guò)質(zhì)量控制體系的“陰陽(yáng)調(diào)和”維持其數(shù)量、形態(tài)和功能正常，對(duì)調(diào)節(jié)細(xì)胞穩(wěn)態(tài)起著重要的作用。所以通過(guò)陰陽(yáng)理論內(nèi)容闡述其變化機(jī)制有助于理解其內(nèi)涵，并為其治療提供更多的理論支持。

3 線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系與抑郁癥的相關(guān)性

在抑郁癥的臨床表現(xiàn)中，除了心情低落、興趣減低等問(wèn)題，較為突出的軀體癥狀為疲乏無(wú)力、懶動(dòng)懶言、神思遲鈍、精力減退等[26]。基于此，有學(xué)者提出線(xiàn)粒體能量代謝障礙與抑郁癥之間存在相關(guān)性[27]。而線(xiàn)粒體生物合成、動(dòng)力學(xué)及自噬的調(diào)控過(guò)程對(duì)維持線(xiàn)粒體能量代謝正常至關(guān)重要。

本課題組前期研究發(fā)現(xiàn)，線(xiàn)粒體能量代謝障礙在抑郁癥病人和慢性應(yīng)激抑郁模型大鼠中客觀存在[28]，線(xiàn)粒體形態(tài)改變和功能損傷不僅存在于腦部的海馬和額葉皮層，在肝臟、脾臟、骨骼肌、胃腸道細(xì)胞中也同樣存在，具有“部位多樣性”的特點(diǎn)；在慢性應(yīng)激后期6～8周線(xiàn)粒體能量代謝障礙持續(xù)存在，這與臨床病人持續(xù)出現(xiàn)疲乏無(wú)力的軀體癥狀相符合，具有“時(shí)間級(jí)聯(lián)性”的特點(diǎn)[29]。與此同時(shí)，本課題組通過(guò)對(duì)線(xiàn)粒體生物合成調(diào)控途徑SIRT1/PGC-1α的研究，闡述了SIRT1/PGC-1α對(duì)線(xiàn)粒體生物合成和能量代謝的調(diào)控機(jī)制，以及對(duì)抑郁癥的影響，為抑郁癥的后期機(jī)制研究提供了基礎(chǔ)[30]。還有研究顯示，線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)異常變化同樣介導(dǎo)抑郁癥的發(fā)生，尤其是Drp1的過(guò)度激活可以引起線(xiàn)粒體分裂增加，導(dǎo)致其功能異常，損傷突觸微環(huán)境，誘發(fā)抑郁樣行為，通過(guò)使用線(xiàn)粒體分裂抑制劑降低Drp1活性可以改善這種抑郁樣行為[31]。線(xiàn)粒體自噬是維持細(xì)胞穩(wěn)態(tài)的關(guān)鍵機(jī)制。目前有學(xué)者提出，線(xiàn)粒體自噬影響抑郁癥的發(fā)展，通過(guò)對(duì)慢性應(yīng)激抑郁模型鼠海馬星形膠質(zhì)細(xì)胞中自噬體形成及LC3表達(dá)的觀察，證實(shí)了線(xiàn)粒體自噬對(duì)抑郁樣行為的影響，使用藥物干預(yù)可以保護(hù)星形膠質(zhì)細(xì)胞，緩解抑郁樣行為[32-33]，這對(duì)探尋其潛在生物學(xué)分子標(biāo)志物和新藥研發(fā)提供了思路。

4 從陰陽(yáng)失調(diào)探討線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系對(duì)抑郁癥的影響

中醫(yī)學(xué)認(rèn)為抑郁癥主因七情所傷，導(dǎo)致肝失疏泄，脾失運(yùn)化，心神失養(yǎng)，臟腑氣血陰陽(yáng)失調(diào)，從而引起情緒低落、思維遲緩、極度疲勞、脘痞納呆等一系列復(fù)雜癥狀。《素問(wèn)》曰：“陽(yáng)氣者，若天與日，故天運(yùn)當(dāng)以日光明”，強(qiáng)調(diào)了陽(yáng)氣對(duì)人體的重要性。陽(yáng)氣具有溫煦、興奮、推動(dòng)等作用，人體陽(yáng)氣充足則氣血運(yùn)行流暢，氣機(jī)條達(dá)；陽(yáng)氣不足則氣機(jī)推動(dòng)無(wú)力，郁結(jié)于內(nèi)，情志不舒，如《靈樞》提到“愁憂(yōu)者，氣閉塞而不行”，則見(jiàn)神失所養(yǎng)、精神萎靡、乏力懶言、納呆消瘦等全身低動(dòng)力癥狀[34]。因此，有醫(yī)家從“陽(yáng)虛致郁”方面探討了抑郁癥的發(fā)生發(fā)展，認(rèn)為抑郁癥以陽(yáng)虛為本，氣郁為標(biāo)，陽(yáng)氣不足，推動(dòng)無(wú)力，致使氣血津液運(yùn)行不暢，因“陽(yáng)虛”而“陰盛”，則痰濁、瘀血等有形之物沉積，陰陽(yáng)失調(diào)而加重疾病發(fā)展，治當(dāng)以溫陽(yáng)為主，輔以解郁，調(diào)整陰陽(yáng)[35]。線(xiàn)粒體能量代謝障礙是抑郁癥發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其上游調(diào)控機(jī)制為線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系，由于外界應(yīng)激使線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系失衡導(dǎo)致線(xiàn)粒體功能損傷，阻礙其氧化磷酸化過(guò)程，ATP生成減少，從而進(jìn)一步影響線(xiàn)粒體生物合成、損傷線(xiàn)粒體動(dòng)力學(xué)和激活線(xiàn)粒體自噬，如此惡性循環(huán)，致使抑郁癥發(fā)展變化[36]。

5 小 結(jié)

目前抑郁癥的西醫(yī)發(fā)病機(jī)制研究較多，病理環(huán)節(jié)復(fù)雜。線(xiàn)粒體質(zhì)量控制體系失衡是抑郁癥的重要病理環(huán)節(jié)，通過(guò)維持線(xiàn)粒體功能正常運(yùn)行，為細(xì)胞提供足夠的能量和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，是調(diào)整機(jī)體陰陽(yáng)平衡的關(guān)鍵。有相關(guān)研究顯示，目前臨床上約有1/3的病人對(duì)現(xiàn)有抗抑郁藥物反應(yīng)性較差[37]，亟需探求可以快速起效并能夠長(zhǎng)期維持的治療藥物。通過(guò)運(yùn)用中醫(yī)經(jīng)典宏觀規(guī)律來(lái)闡述西醫(yī)發(fā)病微觀機(jī)制，不僅可以深刻理解疾病發(fā)生機(jī)制的變化，還能夠指導(dǎo)臨床藥物治療。在充分認(rèn)識(shí)西醫(yī)發(fā)病機(jī)制的基礎(chǔ)上，結(jié)合中醫(yī)經(jīng)典理論，不僅充分體現(xiàn)出中醫(yī)治療的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，也為中西醫(yī)結(jié)合采用多角度、多途徑、多手段治療抑郁癥提供了更廣闊的思路。