自噬在卒中后抑郁中的作用及中藥干預機制的研究進展

陳景云，鞏婷，李妍怡，茍梅麗，張靜，惠淵，周學銳

（1. 甘肅中醫藥大學，甘肅 蘭州 730000； 2. 甘肅省中醫院，甘肅 蘭州 730050）

卒中后抑郁（post－stroke depression，PSD）是一種發生在腦卒中后的神經精神疾?。?］，是腦卒中常見的并發癥，具體表現為興趣淡漠、情緒低落、食欲不振或暴飲暴食、注意力不集中等［2］。據統計目前PSD的患病率為31.1%，且呈逐年上升趨勢，極大地降低了卒中患者的生活質量，成為全球所面臨的共同的醫療難題［3-4］。調查發現，卒中后抑郁發生的影響因素主要有年齡、性別、文化程度、家庭年收入、睡眠障礙等［4］，卒中前抑郁、肢體殘疾、認知障礙和卒中嚴重程度是PSD 最一致的預測因素，其發病機制尚不明確，比較公認的機制有炎癥反應機制、神經網絡破壞、遺傳易感性、神經營養因子改變和去甲腎上腺素、神經生物學改變等［1］。自噬可通過溶酶體分解代謝途徑降解和回收壽命過長及錯誤折疊的蛋白質和受損的細胞器，以維持細胞內穩態和正常的功能［5］。自噬與氣虛痰瘀、中醫陰陽理論的相關性研究備受關注，因此深入研究中醫藥對PSD 干預自噬治療，對PSD的防治有重要意義，現將自噬在PSD的作用及中醫藥干預自噬治療PSD 的相關研究進展綜述如下。

1 細胞自噬

1.1 自噬的細胞類型

哺乳動物真核細胞自噬類型主要有巨型自噬、微自噬以及伴侶介導的自噬，無論何種類型的自噬都涉及細胞質物質，嚴格依賴溶酶體并終將被溶酶體所降解。微自噬是指胞質物質或者細胞器質被溶酶體或液泡膜進行降解的過程。伴侶介導的自噬（chaperonemediated autophagy，CMA）只在哺乳動物細胞中被提出過，與微自噬和宏自噬非特異性地吞噬大量細胞質不同，CMA 是高度特異性的。五肽靶向是所有CMA 的底物，與KFERQ 生化相關，KFERQ 共識基序的靶蛋白通過胞質伴侶蛋白的作用并直接跨過溶酶體膜，在管腔中被降解。在過程中，KFERQ 基序被熱休克70 kDa 蛋白8（HSPA8/HSC70）識別，然后HSPA8將底物輸送到溶酶體膜上。在溶酶體膜上底物與CMA底物受體的單體結合產生跨膜蛋白LAMP2A。隨著多聚體易位復合體的形成，復合體的亞單位被HSP9（8）穩定在溶酶體膜的管腔一側。在底物移位到溶酶體腔內后，部分通過管腔HSPA8 的作用，轉位復合體被胞漿HSPA8 主動分解；相關研究較多的典型自噬是巨自噬，這種自噬是指在饑餓、應激等刺激誘導下，自噬體是通過細胞質內的雙層囊泡結構包裹非特定蛋白產生的，隨后自噬體與溶酶體/液泡進行融合，而其中自噬體包裹的物質最終被溶酶體/液泡里的酸性水解酶降解的過程［6-7］，這是通常意義上的自噬。自噬的三種類型及分子過程見圖1。

圖1 自噬的三種類型及分子過程

1.2 自噬的過程及相關的蛋白調控

典型的自噬反應可概略地分為五個階段，分別為啟動、噬菌體成核、噬菌體擴張和底物選擇、自噬小體－溶酶體融合和溶酶體底物降解，自噬是由VPS15、VPS34、ATG14 和Beclin1 組成的Ⅲ型P13－K 復合體介導的雙膜結構的吞噬或隔離膜的形成而啟動的，然后噬菌體拉長并吞噬要降解的物質。隨后，自噬小體本身形成，伴隨著ATG4對LC－Ⅱ的脫脂作用，自噬小體的外膜與溶酶體融合。最后，溶酶體水解酶降解內膜和溶酶體含量，簡單的降解產物如氨基酸、脂肪和糖用于合成和生產三磷酸腺苷等物質。

自噬最開始是在酵母中被發現，是真核細胞中一種保守的分解代謝過程，參與了細胞器和細胞質的靶向降解。自噬是對大量生理和病理刺激的反應，有助于維持胞質內的動態平衡，即蛋白質、核酸和許多細胞器的合成和降解之間的平衡，對酵母的研究大大加深了對自噬過程的了解，并揭示了酵母和哺乳動物自噬之間的差異。例如，在哺乳動物中沒有發現自噬前結構。哺乳動物細胞中的自噬小體可能來自不同的細胞膜結構，如內質網、質膜或線粒體外膜。自噬在胚泡著床、胚胎發育、紅細胞成熟、抑制癌變、抗衰老、清除病原微生物等多種生理過程中發揮著重要作用。然而，自噬也參與了幾個病理過程，包括腫瘤、肺纖維化及阿爾茨海默病或帕金森病中出現的神經退化等［8-10］。研究發現，ATG 復合體——ATG 蛋白，在動植物細胞自噬過程中發揮著不可或缺的作用。在哺乳動物中，ATG9是真核細胞自噬過程中唯一的跨膜蛋白，它為形成自噬前結構（PAS）和驅動隔離膜的延伸提供了膜來源。ATG2（哺乳動物中的ATG2A）與ATG18 哺乳動物中的WD－Repeat 蛋白與磷脂酰肌醇相互作用，作用于吞噬小體形成的后期階段，將PAS/隔離膜固定在內質網上并轉移脂類，有效地完成閉合過程。磷脂酰肌醇－3－激酶（PI3K）復合體PI3K 復合體介導小泡成核。PI3K 復合體可進一步分為復合體Ⅰ和Ⅱ，復合體Ⅰ由ATG6、ATG14L、VPS15 和VPS34 組成，復合體Ⅱ由ATG6、VPS15、VPS34 和VPS38 組成。PI3K 復合體和磷脂酰肌醇－3－磷酸（PI3P）負責修飾噬菌體的從頭合成，PI3P 將ATG2－ATG18 復合體招募到吞噬體膜上，并參與吞噬體的延伸ATG5/ATG12、ATG8－磷脂酰乙醇胺（PE）結合系統ATG5－ATG12 和ATG8－PE 類泛素結合系統，不僅調節噬菌體形成的起始，而且在下游步驟發揮作用。其中，ATG4是一種關鍵的半胱氨酸蛋白酶，對ATG8（哺乳動物中LC3）的脂化和ATG8 的自由翻轉具有重要的功能。在自噬過程中，ATG8 的C 末端首先被ATG4 酶識別和切割。隨后，具有泛素激活酶E1 活性的ATG7 與ATG8 和ATG12 結合，激活其成熟形式。激活的ATG8 和ATG12 分別轉移到具有泛素結合酶E2 活性的ATG3 和ATG10 上，并最終連接到底物上。此外，ATG12－ATG5 加合物與ATG16（哺乳動物中的ATG16L1）結合形成低聚復合體，從而促進ATG8－PE加合物的形成［11］。

2 中醫學與細胞自噬和PSD

“陰平陽秘、陰陽自和”理論與細胞自噬在生理、病理狀態下維持機體的穩定及自愈功能相一致，與“腎虛肝郁”相聯系。目前對于PSD 的中醫的病因病機及中醫藥治療研究逐漸增多，這為進一步研究中醫藥對細胞自噬的調控作用從而治療PSD 提供了較好的理論基礎。

2.1 陰平陽秘與細胞自噬

“陰平陽秘”是機體內陰陽互相制約使機體的活動和功能處于一種有序的動態平衡，是最佳的機體健康狀態［12］?！端貑枴り庩枒蟠笳摗吩唬骸瓣幵趦龋栔匾?，陽在外，陰之使也”，故在人體正氣充盛的自然狀態下，陰陽的相互制約維持了機體內環境的穩定，使機體處于一種自我穩定的平衡狀態。這與自噬的正常功能相一致，自噬的正常功能是通過蛋白調控將胞內物質輸送到溶酶體中并在溶酶體中降解，此降解不是簡單地消除物質，而是一種細胞內的動態循環的降解系統，從而維持了細胞內環境動態穩定［13］。故“恬淡虛無，真氣從之，精神內守，病安從來”，人體陰陽平衡，達到形神一體的健康狀態。

2.2 陰陽自和與細胞自噬

《傷寒論·辨太陽病脈證并治》曰：“凡病，若發汗、若吐、若下、若亡血、亡津液，陰陽自和者，必自愈”，在病理狀態下，機體陰陽平衡的狀態被打破，此時，可通過藥物及自身的調控使機體重新實現陰陽平衡，自身的調控主要通過陰陽的“自我消長”“相互轉化”“互根互用”特點來實現機體自身的內穩［14］。而自噬是在受到如饑餓、損傷、缺氧、感染、缺血再灌注等細胞應激反應中被誘導，將衰老或受損的細胞物質包括細胞器和蛋白質運送到溶酶體用于降解和回收，這為細胞更新和動態平衡產生新的構建塊和能量［12，15］，這一過程與通過相互轉、此消彼長以及相互轉化達到平衡的陰陽自和相一致。細胞自噬通過溶酶體實現物質的降解和再次吸收完成自我更新與“陰陽自和”的內涵相似，故從中醫藥調控的細胞自噬的相關機制進行研究并應用于臨床，對于自噬相關性的疾病有更佳的應用前景，PSD 與自噬關系非常密切，從陰陽自和的角度調治是一種新的臨床思路。

2.3 腎虛肝郁與細胞自噬

“腎主骨，生髓”“腦為髓海”，卒中后抑郁的病位在腦，其病機主要為腎虛肝郁，腎中精氣不足是PSD發病的基礎，肝氣郁結是發病的根源。內傷積損遇勞倦內傷、情志不遂、氣候驟變等因素引動痰濁、瘀血內生或陽化風動，血隨氣逆，導致腦脈痹阻或血溢腦脈之外發為卒中，卒中后情傷日久，肝疏泄失常，氣機不暢，肝郁日久則情志內傷則隨之加重，年老之人多患此病，因其年事漸高，肝之疏泄功能隨之漸低，日久則肝氣不舒，進則肝氣郁結，故肝氣郁結可視為本病最主要的根源，并貫穿腦卒中后抑郁癥的全程［16-18］。有學者認為，微觀自噬的產生過程與中醫學中“氣虛痰瘀”病機發生有一定的相關性，機體正常的生命活動的維持和機體在臟腑功能低下時通過自身調節清除內生邪使機體能夠維持內環境的陰陽平衡，這個過程是機體通過“精化氣”的方式完成的，這一過程與自噬存在一定的相似性［19］。機體正氣不足，氣機失調時易內生痰、熱、火、瘀等實邪，當細胞自噬功能不足時，降解和吸收功能的減弱使衰老的細胞器、異常蛋白、代謝產生的廢棄物質等產生沉積，這與機體內生痰濁血瘀相互膠著有關［20-21］。研究發現，以“腎虛肝郁”“氣虛血瘀”為基礎，大鼠海馬神經重塑的進程被JAK2/STAT3 信號通路的過度活化可能PSD 發生的病理基礎，其病機是人體腎精不足、正氣虧虛從而進一步導致痰、瘀、濕、熱等實邪停聚于腦［22］。對其治療現已形成了較為完整的理、法、方、藥中醫治療體系，故進一步從腎虛肝郁角度出發，深入研究中藥對細胞自噬調控的相關性，對PSD 的治療具有深遠的臨床及理論意義。

3 自噬對PSD的作用

自噬與PSD 密切相關，繼發性損傷是腦出血患者神經系統惡化的關鍵因素。腦出血后繼發性腦損傷是由腦實質內出血引起的，繼而激活了炎癥、氧化、自噬和凋亡等信號通路。在體內，這些通路成為連接腦內出血和抑郁的橋梁，參與了PSD的發生過程，而自噬參與了其發生的多個環節。

3.1 炎癥反應與自噬

PSD 的炎癥反應機制非常復雜，涉及多種細胞因子及蛋白質之間的相互作用。促炎癥細胞因子IL－1β、IL－6、IL－8 和TNF－α 的分泌增加引起神經元變性和凋亡，而IL－6、干擾素－γ（TNF－γ）和TNF－α誘導色氨酸異常降解，并導致終末產物喹啉酸在常駐膠質細胞中積聚。通過N－甲基－D－天冬氨酸受體的過度興奮促進谷氨酸的興奮性毒性，并拮抗5－羥色胺，降低突觸的可塑性和神經元的存活。在卒中后階段，CX3CL1 和CD200－CD200R 的相互作用介導了膠質細胞的激活，而CCL－2 則吸引了浸潤性巨噬細胞。CD206陽性細胞清除過多的危險信號；高數量的調節性T 細胞、IL－4、IL－10、轉化生長因子－β（TGFβ）以及通過cAMP 反應元件結合蛋白（CREB）的細胞內信號支持M2 型分化［23］。促炎和抗炎細胞因子的動態平衡決定了炎癥反應的結果和患者的遠期預后［24］。自噬在PSD 炎癥反應中主要與小膠質細胞中BDNF 的合成和釋放與ATP 敏感的嘌呤能受體，尤其是P2X4R的激活密切相關。在腦卒中期間，來自缺血區的垂死神經元和其他細胞釋放的三磷酸腺苷解決了神經膠質細胞的跨膜P2X4嘌呤能受體，這些受體的上調伴隨著小膠質細胞的激活、P2X4R 觸發的駐留小膠質細胞和滲透的巨噬細胞，激活的P2X4R 促進這些細胞釋放BDNF。P2X4 受體的全局缺失具有神經保護作用，可以延緩神經炎癥，但當缺失只影響小膠質細胞時，小膠質細胞傾向于抑郁和促炎表型。這種二分法的一個可能原因是缺乏P2X4 的小膠質細胞合成BDNF 的能力較低［23］。自噬小膠質細胞的表型變化被自噬通過核因子－κB 途徑所調節，這對于缺血后神經組織恢復是有利的［25］。當自噬在一種適度的范圍時可對缺血的神經組織起到保護作用，但是當自噬超過適度的范圍時可能會造成細胞死亡。炎癥反應在缺血后的神經細胞的存活和神經組織的恢復中起著重要作用。

3.2 氧化應激與細胞自噬

氧化應激（oxidative stress，OS）是生理氧化系統和抗氧化系統因組織或細胞中自由基的增加或清除能力的降低而紊亂，從而進一步導致體內自由基的積累而造成氧化損傷的過程［26］。在正常生理條件下，人體當中的活性氧（ROS）會被抗氧化系統及時清除，內氧化和抗氧化活性的平衡因此系統得以維持。然而，當機體受到各種應激源的刺激或受到病原體感染時，體內產生的ROS 超過細胞的抗氧化防御能力，導致氧化還原狀態失衡。組織或細胞中過量的ROS 可誘導氧化應激，導致DNA 羥化、蛋白質變性和組織損傷等氧化損傷。為了防止進一步的氧化損傷，生物體可以激活一系列防御反應，如啟動溶酶體降解途徑。氧化應激過程中產生的ROS 可通過各種機制誘導自噬，通過自噬可以去除線粒體、內質網成分、過氧化物體和因氧化應激而受損的蛋白質，從而延緩細胞死亡［27］。Redd1是一種常見的應激反應元件，可以參與多種疾病的進展，抑制Redd1 通過抑制氧化應激和mTOR－自噬途徑來拮抗OGD/R 誘導的神經元損傷對OGD/R 誘導的神經元損傷具有神經保護作用，這提示了對包括缺血性中風在內的缺血性腦疾病的治療干預［28］。氧化應激和自噬之間有著密切的關系。

3.3 細胞凋亡與自噬

細胞凋亡是細胞基因程序激活的程序性死亡，是維持組織、器官大小和功能所必需的高度調節和關鍵的動態平衡機制［29］。細胞凋亡通路可分為兩種主要的信號級聯，分別是外源性和內源性。外源性是由特定的配體結合到跨膜死亡受體，激活半胱氨酸依賴的天冬氨酸定向蛋白酶（Caspases）形成了一個死亡誘導信號復合物（DISC），隨后激活執行者Caspase，實現凋亡細胞死亡。內源性稱為線粒體凋亡，是由氧化或缺氧應激、DNA損傷、生長因子剝奪等多種細胞應激引起的，進而導致線粒體膜電位（MMP）喪失和細胞色素C釋放到胞質中。細胞色素C與凋亡蛋白酶活化因子1形成凋亡小體，激活Caspase－9，Caspase－9 進一步激活Caspase－3 誘導細胞凋亡。這一過程是通過釋放溶酶體蛋白酶到細胞質中介導的，這可歸因于溶酶體膜的滲漏或溶酶體膜完整性的喪失。因此，細胞凋亡與自噬呈負相關關系［30］。自噬和凋亡是細胞命運調節的兩種基本病理和生理機制。且通過信號通路相互串聯，一方面PINK1 和Beclin1 之間的相互作用負責啟動自噬小體的形成；另一方面，自噬與細胞凋亡的相互作用涉及強烈依賴于Ca2+的信號轉導通路［31］。最新的一項研究表明，proBDNF 參與了PSD 的神經可塑性。proBDNF 與p75NTR 受體結合后RhoA/JNK 信號通路被激活，隨后凋亡相關蛋白（PSD95、synaptophysin 和P－cofilin）的表達促進了PSD 的進展。其機制可能與proBDNF 促進細胞凋亡和抑制神經突觸再生有關。proBDNF 與p75NTR 受體結合，激活RhoA/JNK 信號通路，促進或抑制抗凋亡相關蛋白的表達。突觸后膜中最重要、最豐富的支架蛋白是突觸后密度蛋白95。是突觸后膜的主要受體，主要存在于成熟的興奮性谷氨酸突觸中，在突觸可塑性中起著重要作用。研究顯示PSD 中PSD95 的表達降低，重組p75NTR 和siJNK 預處理逆轉了PSD95的表達［32］。

3.4 PSD中自噬的相關信號通路

3.4.1 BDNF/TrkB信號通路

BDNF/TrkB 信號通路是PSD 中較為典型的信號通路，由具有高親和力的TrkB 受體介導。腦源性神經營養因子（BDNF）是一種神經營養因子，廣泛存在于中樞神經系統，在腦神經元的存活、發育、分化、增殖和損傷修復中起重要作用。一旦BDNF與TrkB結合，配體介導的復合體在細胞表面發生二聚化，導致下游絲裂原激活蛋白激酶（MAPK）、磷脂酰肌醇－3－激酶（PI3K）和磷脂酶CC（PLCC）通路的激活。TrkB 的這種激活也有助于神經發生、膠質形成、軸突生長和提高神經元存活率［33］。而在PSD 的發展進程中，BDNF/TrkB 信號通路與自噬密切相關，BDNF 通過改善自噬促進神經元存活，海馬區BDNF/TrkB 通路通過增強海馬區自噬，從而介導了抗抑郁作用的發揮［34］。此外有研究發現通過誘導激活BDNF/TrkB通路來抑制促炎細胞因子和ROS的產生，以進一步促進BDNF/TrkB 的抗抑郁作用。炎癥細胞因子的產生和氧化應激也可通過BDNF/TrkB/MEK/ERK 途徑和BDNFTrkB/p38 MAPK 途徑進行調節從而減輕炎癥以達到抗抑郁的作用［33］。

3.4.2 mTOR信號通路

自噬在阻止異常蛋白的積累，清除細胞中受損的細胞器維持細胞內穩態，細胞內穩態的維持依賴于細胞成分的合成和降解之間的嚴格調控，西羅莫司復合體1（MTORC1）是細胞營養感知中心的機械靶點，同時也是合成代謝和分解代謝過程的交匯點，它將環境信號與代謝過程聯系起來，以維持細胞的自穩。mTOR信號通路是自噬的至關重要的調節劑，依賴于負反饋調節機制激活溶酶體促使自噬的發生，在機體營養充裕的條件下，mTOR 刺激生物合成途徑促進細胞生長，并抑制自噬降低細胞代謝。能夠感知細胞外和細胞內營養物質的波動，以調節細胞的生長、代謝和存活。然而，在應激條件下（包括氨基酸剝奪），mTORC1的失活刺激含有ULK1 的自噬前復合體的形成，這最終導致自噬小體的形成，促進自噬的發生［35］。有研究發現神經營養因子可能上調哺乳動物西羅莫司（mTOR）信號通路靶點。mTOR 信號的激活參與了腦出血的病理、生理過程，西羅莫司誘導mTOR 失活可降低腦出血中IL－1β、IL－6、TNF－α 和Caspase－3 的水平，神經營養因子通過抑制mTOR 信號通路促進細胞自噬，減少細胞凋亡和炎癥反應［36］。

4 中藥干預細胞自噬治療PSD的作用

隨著對PSD 的研究發現，中藥對于延緩PSD 進展及改善患者生活方面具有較好作用，中藥復方具有多靶點、多成分及多效應的優勢，通過中藥干預自噬治療PSD 成為新的研究方向，現將中藥復方、單體或成分、制劑通過自噬靶向治療PSD作一系統總結。

4.1 中藥單體及成分

近年來，多項研究表明眾多單體中藥成分如葛根乙醇提取物、柴胡皂苷A、反式白藜蘆醇、石杉堿甲（石杉）、巴戟天寡糖、芍藥苷等具有良好的抗抑郁作用，其主要目標靶點集中在TNF－α、IL－1β、IL－6、IL－10、ERK、CRE、BDNF、p－CREB、cAMP、p－CREB、Neun 等主要通過促進自噬的表達以達到抗抑郁的作用。見表1。

表1 中藥提取物/活性成分通過調控自噬抗抑郁

4.2 中藥復方及制劑

袁敏皎等［49］通過中國知網、中國生物醫學文獻數據庫、維普等數據庫收集了關于中醫藥治療卒中后抑郁的相關文獻經中醫傳承輔助平臺總結歸納分析后發現，治療PSD的中藥藥味以苦、辛為主，藥性以溫、寒、平為多；藥物歸經多歸于肝、心、脾；多使用疏肝健脾類中藥，常配伍理氣、養心安神之品。多種藥物協同作用、增效減毒，以達到更好的治療作用，具體成方及機制見表2。

表2 中藥復方及制劑通過自噬抗抑郁

5 結語與展望

綜上所述，自噬通過利用自身細胞降解和重吸收功能維持細胞內環境的穩定，而中醫理論中的“陰陽自和”同樣是通過自身的調節使得失衡的陰陽重新回歸平衡。自噬在PSD的發生、發展中有非常重要的作用，適度的自噬可以維持腦內環境的穩定，過多的自噬會破壞內環境穩定。自噬通過參與調控炎癥反應、細胞凋亡以及氧化應激來達到抗抑郁的作用，其相關通路有BDNF/TrkB 和mTOR 信號通路，是目前PSD 靶點治療的研究熱點，中醫藥在治療PSD具有較好的優勢，眾多研究表明，中藥單體或成分及成方制劑通過調控自噬能夠有效改善PSD 癥狀，但對于中醫藥對自噬與PSD 的相關性研究較少，對于其作用機制的研究主要集中于ERK、CRE、BDNF、mTOR 等相關靶點上，通路主要有BDNF/TrkB 和mTOR 信號通路，更多的信號通路及作用靶點有待進一步地研究，從自噬及陰陽理論的相似性出發，運用中醫藥多成分、多靶點的優勢，深入探尋中醫藥通過微觀自噬抗抑郁的作用，為新藥研究及臨床治療思路提供新的方向。