基于堿性成纖維細胞生長因子探討抑郁癥發病及針刺治療機制?

姚锃鈺，張治楠，蔡曉雯，張繼蘋，曲姍姍，黃 泳

南方醫科大學中醫藥學院,廣東 廣州 510515

抑郁癥是由于多種原因導致的以持續情緒低落為主要癥狀的精神疾病，臨床表現為心境低落、思維遲緩、意志活動減退和認知功能受損［1］。中國精神衛生調查的結果顯示，以抑郁癥為主的心境障礙加權終生患病率為7.4%［2］。發達國家疾病致殘和致死率的綜合排名顯示，抑郁癥在眾多疾病中排名第九［3-4］。目前抑郁癥的臨床治療主要依靠服用抗抑郁藥，但約有30～50%的患者對抗抑郁藥治療無反應，在治療過程中患者可能出現耐藥性［5］；且抗抑郁藥臨床起效時間緩慢，需要數周連續治療才能產生療效［6-7］。

抑郁癥歸屬于中醫學“郁證”的范疇。中醫對于抑郁癥的病機，主要歸結為情志不遂，導致氣機郁滯、氣血陰陽失調、臟腑功能失調等，病機的基本核心在于氣機阻滯［8-9］。《靈樞·本神》篇中有“愁憂者，氣閉塞而不行”的論述。

針刺是中醫特色療法之一，對各種抑郁癥的療效已經被證實［10］。針刺治療可明顯緩解抑郁患者癥狀，調節其內分泌，改善生活質量，是多層次、多靶點、多系統的治療手段［11-12］。近年來，針刺治療抑郁癥的機制有了一定進展，在使用同位素標記相對和絕對定量技術對電針干預的抑郁模型大鼠海馬組織進行差異蛋白篩查時，發現堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）與神經元損傷、神經再生和膠質細胞改變密切相關。因其廣泛的生物學活性和在神經系統中的重要作用，越來越受到國內外學者的重視［13］。目前國內關于針灸抗抑郁與bFGF關系的研究較少，且主要圍繞在針刺對bFGF的影響上，缺乏進一步的作用機制研究。因此本文擬通過梳理bFGF與抑郁癥的關系，結合課題組前期研究成果，進一步探討針刺抗抑郁的bFGF相關機制，為后期研究提供思路。

1 bFGF與抑郁癥

FGF是一類具有廣泛生物學活性的肽類物質，對源于中胚層、神經外胚層的細胞、外胚層細胞及內胚層衍生物具有促有絲分裂活性的作用。其成員包含FGF-1—FGF-23，它們之間的蛋白質序列約有30%～70%同源。實際上FGF家族的原型是酸性成纖維細胞生長因子（acid fibroblast growth factor，aFGF）和bFGF，雖然aFGF和bFGF有著極為相似的生物學功能，但bFGF的生物學活性是aFGF的30～100倍［14］。bFGF在體內的分布主要以神經系統為主，能夠影響血管、神經、干細胞等的生長發育，同時對各類細胞具有較強烈的促細胞分裂增殖活性，在神經系統中扮演著十分重要的角色。其次，bFGF作為神經營養因子是自然產生的可擴散多肽，除了能夠促進多種中樞神經系統細胞的存活外，對調節突觸可塑性同樣重要［15］。

過往的研究發現，抑郁大鼠腦皮質及海馬內的bFGF陽性細胞數量明顯減少，表達也減弱［16-18］；抑郁癥患者前額皮質和海馬等腦區bFGF的mRNA表達總量較正常人降低［19］，海馬bFGF和bFGF受體的水平也降低［20］。研究表明，抑郁患者海馬體積較常人縮小［21］，抑郁患者腦區體積的異常變化可能與前額葉、海馬等區域的神經元損傷及星形膠質細胞密度降低相關［22-24］。bFGF是一種多效能細胞生長因子，能夠調控和營養神經元，具有保護神經元和促進神經纖維再生的作用，可以促進神經元的生長和增殖、促進神經前體細胞和類神經元分化［25］；同時還能調控星形膠質細胞的增殖、移行、分化和存活［26-27］。bFGF的營養活性在抗抑郁治療的過程中扮演了十分重要的角色，抗抑郁治療能夠調節成年大鼠腦內bFGF及其結合蛋白的分布和表達，包括影響皮質神經元中的神經突分支和對興奮性突觸的進行修飾等，該研究觀察到抗抑郁治療后bFGF免疫陽性細胞增加。在大腦皮層中，bFGF主要存在于神經元的細胞質中，而在海馬中，它同時存在于星形膠質細胞和神經元中［15］。經過電針干預的大鼠腦內bFGF免疫陽性細胞數量增加，bFGF蛋白表達上調［17］，其機制可能與激活順式作用元件和反式作用因子來增加神經元中bFGF的表達相關。bFGF啟動子包含一個環磷腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）響應區域，該區域與轉錄因子cAMP響應元件結合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB）結合。抗抑郁藥能夠增加腺苷酸環化酶的活性，從而激活蛋白激酶A，這是CREB磷酸化的先決條件。因此，當CREB被激活時，bFGF啟動子可能被打開。但涉及cAMP或其他信號通路的直接機制尚不足以完全解釋抗抑郁藥對神經元bFGF的影響。抗抑郁藥也可能會促使神經膠質細胞釋放bFGF，而神經膠質細胞是bFGF合成的主要部位，同時誘導神經元合成成纖維細胞生長因子結合蛋白（fibroblast growth factor-binding protein，FBP）。FBP與bFGF結合，可促進其轉移，隨后作為FGF-FBP復合體在神經元內內化［28］。許明敏等［29］研究發現，慢性應激模型抑郁大鼠海馬bFGF水平較正常大鼠上調，電針和氟西汀干預后bFGF水平下調。對于學者們不同的研究結果，考慮有可能是與應激造模方式、刺激量及持續時間或不同的檢測方式有關，針刺對bFGF蛋白含量以及mRNA水平的影響仍需重復實驗進一步驗證。

因此在課題組的相關研究中，我們再次檢測了bFGF蛋白和mRNA的表達，發現抑郁大鼠海馬區bFGF2的mRNA表達降低，這與抑郁癥患者尸檢結果一致，且與抑郁大鼠海馬區bFGF蛋白水平的變化趨勢一致。電針和帕羅西汀干預抑郁模型大鼠14天后能夠升高海馬bFGF2蛋白和mRNA水平［30］。FGF2參與抗抑郁機制主要與其轉錄產物有關，我們推測EA對CUMS大鼠的抗抑郁作用主要是通過調控FGF2 mRNA的表達實現的，bFGF的異常表達和核轉位可能促進細胞增殖，結合bFGF干預前后的變化以及抗抑郁治療后bFGF的分布情況，我們推測bFGF可能是通過調控神經元和星形膠質細胞來參與抑郁癥的病程，其作用機制與細胞增殖的關系可能更為密切，其變化可作為反映抑郁癥狀的客觀指標。

2 bFGF與神經元

研究表明，長期抑郁容易導致神經元死亡［31］。研究者們在對抑郁患者進行尸檢時發現海馬齒狀回神經元減少，動物實驗中也發現其海馬CA1區和齒狀回神經元細胞發生損傷［32-33］，抑郁癥發病的機制之一是由于神經元損傷影響神經再生，進一步導致突觸可塑性異常變化。bFGF在病理狀態下能夠促進神經再生、神經功能恢復、參與突觸可塑變化的過程，可以對皮層、海馬及隔區等腦區的多種神經元起到營養和保護的作用［34］。

bFGF對神經元的保護和調控機制十分復雜。首先，抑郁癥患者腦內谷氨酸水平明顯升高，過量的谷氨酸會導致興奮性毒性產生，其持續作用于N-甲基-D-天冬氨酸受體會導致大量Ca2+內流，從而導致腦內Ca2+濃度出現異常變化，持續的應激會導致突觸后神經元凋亡，bFGF能夠產生抗興奮性氨基酸的興奮毒性作用，維持腦內鈣離子Ca2+濃度的穩定，對神經元起到保護及再生的作用［35］。其次，大量研究表明，抑郁大鼠血清或腦內一氧化氮（nitrogen monoxide，NO）含量過高，bFGF作為NO毒性保護劑，能夠促進神經元存活和突起生長，抑制NO含量過高產生的毒性作用，從而營養神經元［36-37］。

研究發現，bFGF在神經遞質轉運體的成熟發育中可能發揮了重要作用，神經遞質轉運體是突觸的關鍵組成部分。研究數據表明，抗抑郁治療通過增加bFGF的神經營養活性，可以克服抑郁導致的大腦突觸連接的缺失［15］。研究發現，bFGF可以通過成纖維細胞生長因子受體（fibroblast growth factor receptor，FGFR）影響神經發生，FGFR同型在大腦中分布差異與bFGF的分布基本一致；FGFR1/4主要存在于神經元中，FGFR2/3主要存在于少突膠質細胞和星形膠質細胞中［38］。

研究提示，針刺能夠調節抑郁模型大鼠腦內谷氨酸、NO水平，本課題組前期研究也發現，針刺能夠改善抑郁大鼠海馬腦區神經元突觸可塑性［39］，推測可能與bFGF的保護作用和調控機制相關［40-41］。

3 bFGF與星形膠質細胞

神經膠質細胞是中樞神經系統數量最多、分布最廣的細胞，具有支持神經元代謝的功能，并參與神經元損傷與修復的過程。其中與bFGF關系最為密切的是星形膠質細胞。有研究表明星形膠質細胞能夠合成釋放多種神經營養因子，其中包括bFGF，從而參與調節突觸發生發育以及海馬齒狀回神經元再生的過程［42-43］。臨床研究顯示，重度抑郁癥患者的前額葉、海馬和杏仁核中膠質細胞密度降低，重度抑郁癥患者左側海馬腦區GFAP-IR（膠質纖維酸性蛋白免疫反應陽性）的星形膠質細胞密度明顯減少［44］，同時也有研究發現CUMS大鼠海馬的星形膠質細胞凋亡增加［45］。

bFGF是神經系統中一種強有力的促有絲分裂原，它由星形膠質細胞產生，同時又能調控星形膠質細胞的增殖、移行、分化和存活，不僅在發育過程中至關重要，而且是少數在成人大腦中仍被上調的生長因子之一［46］。bFGF可以阻斷由CUS（慢性不可預知性應激）暴露引起的前額葉皮質（prefrontal cortex，PFC）膠 質 細 胞 增 殖 抑制［47-48］。有研究者認為，給予抑郁模型大鼠bFGF干預，可在改善抑郁癥狀的同時緩解慢性應激導致的星形膠質細胞減少，這是通過bFGF信號增強，促進膠質細胞增殖、改善膠質細胞功能而實現的。同樣的，在海馬膠質纖維酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）的蛋白含量及mRNA水平顯著減少的抑郁模型大鼠中，電針治療可以逆轉海馬GFAP的蛋白及mRNA水平的下降［49］。前文提到，bFGF2在大腦海馬區的主要表達在星形膠質細胞中，因此通過觀察海馬星形膠質細胞的變化，可以更好地研究bFGF在抑郁癥中的可能機制。研究發現，與正常大鼠相比，抑郁大鼠海馬區GFAP蛋白水平和膠質纖維酸性蛋白免疫反應陽性星形膠質細胞平均光密度降低，而電針和帕羅西汀干預可逆轉這一變化。前文曾提到抑郁患者海馬體積較常人縮小，其腦區體積的異常變化可能與前額葉、海馬等區域的神經元損傷以及星形膠質細胞密度降低相關，星形膠質細胞的病理改變是海馬體積減少的重要原因之一，也是抑郁癥發病的重要原因。

FGF2是星形膠質細胞的有效絲裂原，在星形膠質細胞的激活、增殖和分化中發揮重要作用。結合抑郁大鼠海馬中bFGF和星形膠質細胞的變化，我們推測應激刺激后的星形膠質細胞改變可能受到bFGF mRNA表達的調控。有研究通過檢測FGF2過表達慢病毒和bFGF核糖核酸干擾慢病毒感染星形膠質細胞來觀察星形膠質細胞的增殖和凋亡情況。結果表明，敲掉FGF2基因可抑制星形膠質細胞增殖，過表達bFGF可增加星形膠質細胞增殖率。但是FGF2基因敲除后細胞凋亡率雖有所增加，但凋亡不顯著［30］。先前的研究表明，FGF突變小鼠的腦容量減少，這可能是由于增殖減少，而不是由于凋亡或細胞死亡增加［50-51］。結合另一細胞實驗結果，推測抑郁大鼠海馬腦區星形膠質細胞密度降低可能是由于bFGF表達下調，抑制了星形膠質細胞增殖。此外，我們推測針刺干預的抗抑郁作用可能是通過上調bFGF的表達來實現的，其機制可能與bFGF對星形膠質細胞增殖的影響有關。上調bFGF可促進星形膠質細胞增殖率并恢復到正常水平，可進一步改善星形膠質細胞的病理變化。外源性bFGF已被證明在治療過程中具有抗抑郁作用，結合上述文獻研究內容，我們認為內源性bFGF也是抗抑郁治療的一個重要靶點。研究發現，在星形膠質細胞損傷的病理過程中可檢測到p53蛋白的變化，p53信號通路是經典的調控凋亡的通路，能夠影響增殖、細胞周期檢查點和凋亡的細胞過程。而目前研究表明，觸發凋亡的主要途徑是通過半胱氨酸天冬氨酸特異性蛋白酶級聯反應。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspases），與細胞凋亡有著密切關系，半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶3（caspases-3）被認為是細胞凋亡中的最關鍵的凋亡蛋白酶，caspases介導細胞凋亡的所有途徑最終都是通過激活Caspase-3而完成的，在各種因素啟動的凋亡程序中起最后的樞紐作用［52］。Wnt信號通路在細胞中廣泛存在，參與細胞生長、分化、凋亡、能量代謝等過程的調控，Wnt信號通路激活后，β-連環蛋白（β-catenin）蛋白的變化能夠抑制星形膠質細胞的凋亡，調控星形膠質細胞的生長增殖［53］。因此我們推測bFGF對星形膠質細胞增殖和凋亡的調控是通過Wnt通路和p53-caspase通路起作用的。

bFGF對神經元和星形膠質細胞的調控并不是單一進行的。結合現有研究成果，推測星形膠質細胞與神經元一起參與了bFGF促進神經再生和神經功能、突觸可塑性的恢復的這個過程。

研究表明，由前體細胞分化出的新生神經元是一種放射狀星形膠質細胞；同時bFGF還能夠增加星形膠質細胞miR-134誘導星形膠質細胞成熟，并進一步分化表達多種神經元特異性的標志物，使星形膠質細胞具備了神經元表型。

新生的神經元可以通過增殖、遷移、分化，與周圍神經元形成新的突觸聯系；星形膠質細胞通過維持滲透壓的平衡，為神經元的生長提供良好的離子環境，兩者結合，進一步完成突觸可塑的過程。推測bFGF通過對神經元和星形膠質細胞的調控，對突觸可塑性提供穩定的支持。

綜上所述，bFGF在抑郁癥的發生和治療中都發揮了十分重要的作用，星形膠質細胞是目前抗抑郁機制研究的熱點之一，其與bFGF關系的研究也可以作為針刺治療抑郁癥的研究著眼點，加深對其作用機制的研究，有助于臨床疾病的治療，同時也能夠為針刺抗抑郁的機制提供更充分的理論依據。