基于堿性成纖維細胞生長因子探討抑郁癥發(fā)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(yī)科大學(xué)中醫(yī)藥學(xué)院,廣東 廣州 510515

抑郁癥是由于多種原因?qū)е碌囊猿掷m(xù)情緒低落為主要癥狀的精神疾病，臨床表現(xiàn)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(wèi)生調(diào)查的結(jié)果顯示，以抑郁癥為主的心境障礙加權(quán)終生患病率為7.4%［2］。發(fā)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(yīng)，在治療過程中患者可能出現(xiàn)耐藥性［5］；且抗抑郁藥臨床起效時間緩慢，需要數(shù)周連續(xù)治療才能產(chǎn)生療效［6-7］。

抑郁癥歸屬于中醫(yī)學(xué)“郁證”的范疇。中醫(yī)對于抑郁癥的病機，主要歸結(jié)為情志不遂，導(dǎo)致氣機郁滯、氣血陰陽失調(diào)、臟腑功能失調(diào)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(yī)特色療法之一，對各種抑郁癥的療效已經(jīng)被證實［10］。針刺治療可明顯緩解抑郁患者癥狀，調(diào)節(jié)其內(nèi)分泌，改善生活質(zhì)量，是多層次、多靶點、多系統(tǒng)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(biāo)記相對和絕對定量技術(shù)對電針干預(yù)的抑郁模型大鼠海馬組織進行差異蛋白篩查時，發(fā)現(xiàn)堿性成纖維細胞生長因子（basic fibroblast growth factor，bFGF）與神經(jīng)元損傷、神經(jīng)再生和膠質(zhì)細胞改變密切相關(guān)。因其廣泛的生物學(xué)活性和在神經(jīng)系統(tǒng)中的重要作用，越來越受到國內(nèi)外學(xué)者的重視［13］。目前國內(nèi)關(guān)于針灸抗抑郁與bFGF關(guān)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(guān)系，結(jié)合課題組前期研究成果，進一步探討針刺抗抑郁的bFGF相關(guān)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(xué)活性的肽類物質(zhì)，對源于中胚層、神經(jīng)外胚層的細胞、外胚層細胞及內(nèi)胚層衍生物具有促有絲分裂活性的作用。其成員包含F(xiàn)GF-1—FGF-23，它們之間的蛋白質(zhì)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(xué)功能，但bFGF的生物學(xué)活性是aFGF的30～100倍［14］。bFGF在體內(nèi)的分布主要以神經(jīng)系統(tǒng)為主，能夠影響血管、神經(jīng)、干細胞等的生長發(fā)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(jīng)系統(tǒng)中扮演著十分重要的角色。其次，bFGF作為神經(jīng)營養(yǎng)因子是自然產(chǎn)生的可擴散多肽，除了能夠促進多種中樞神經(jīng)系統(tǒng)細胞的存活外，對調(diào)節(jié)突觸可塑性同樣重要［15］。

過往的研究發(fā)現(xiàn)，抑郁大鼠腦皮質(zhì)及海馬內(nèi)的bFGF陽性細胞數(shù)量明顯減少，表達也減弱［16-18］；抑郁癥患者前額皮質(zhì)和海馬等腦區(qū)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(qū)體積的異常變化可能與前額葉、海馬等區(qū)域的神經(jīng)元損傷及星形膠質(zhì)細胞密度降低相關(guān)［22-24］。bFGF是一種多效能細胞生長因子，能夠調(diào)控和營養(yǎng)神經(jīng)元，具有保護神經(jīng)元和促進神經(jīng)纖維再生的作用，可以促進神經(jīng)元的生長和增殖、促進神經(jīng)前體細胞和類神經(jīng)元分化［25］；同時還能調(diào)控星形膠質(zhì)細胞的增殖、移行、分化和存活［26-27］。bFGF的營養(yǎng)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(diào)節(jié)成年大鼠腦內(nèi)bFGF及其結(jié)合蛋白的分布和表達，包括影響皮質(zhì)神經(jīng)元中的神經(jīng)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(jīng)元的細胞質(zhì)中，而在海馬中，它同時存在于星形膠質(zhì)細胞和神經(jīng)元中［15］。經(jīng)過電針干預(yù)的大鼠腦內(nèi)bFGF免疫陽性細胞數(shù)量增加，bFGF蛋白表達上調(diào)［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(jīng)元中bFGF的表達相關(guān)。bFGF啟動子包含一個環(huán)磷腺苷（cyclic adenosine monophosphate，cAMP）響應(yīng)區(qū)域，該區(qū)域與轉(zhuǎn)錄因子cAMP響應(yīng)元件結(jié)合蛋白（cAMP-response element binding protein，CREB）結(jié)合。抗抑郁藥能夠增加腺苷酸環(huán)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(dāng)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(jīng)元bFGF的影響。抗抑郁藥也可能會促使神經(jīng)膠質(zhì)細胞釋放bFGF，而神經(jīng)膠質(zhì)細胞是bFGF合成的主要部位，同時誘導(dǎo)神經(jīng)元合成成纖維細胞生長因子結(jié)合蛋白（fibroblast growth factor-binding protein，F(xiàn)BP）。FBP與bFGF結(jié)合，可促進其轉(zhuǎn)移，隨后作為FGF-FBP復(fù)合體在神經(jīng)元內(nèi)內(nèi)化［28］。許明敏等［29］研究發(fā)現(xiàn)，慢性應(yīng)激模型抑郁大鼠海馬bFGF水平較正常大鼠上調(diào)，電針和氟西汀干預(yù)后bFGF水平下調(diào)。對于學(xué)者們不同的研究結(jié)果，考慮有可能是與應(yīng)激造模方式、刺激量及持續(xù)時間或不同的檢測方式有關(guān)，針刺對bFGF蛋白含量以及mRNA水平的影響仍需重復(fù)實驗進一步驗證。

因此在課題組的相關(guān)研究中，我們再次檢測了bFGF蛋白和mRNA的表達，發(fā)現(xiàn)抑郁大鼠海馬區(qū)bFGF2的mRNA表達降低，這與抑郁癥患者尸檢結(jié)果一致，且與抑郁大鼠海馬區(qū)bFGF蛋白水平的變化趨勢一致。電針和帕羅西汀干預(yù)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(zhuǎn)錄產(chǎn)物有關(guān)，我們推測EA對CUMS大鼠的抗抑郁作用主要是通過調(diào)控FGF2 mRNA的表達實現(xiàn)的，bFGF的異常表達和核轉(zhuǎn)位可能促進細胞增殖，結(jié)合bFGF干預(yù)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(diào)控神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞來參與抑郁癥的病程，其作用機制與細胞增殖的關(guān)系可能更為密切，其變化可作為反映抑郁癥狀的客觀指標(biāo)。

2 bFGF與神經(jīng)元

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

bFGF對神經(jīng)元的保護和調(diào)控機制十分復(fù)雜。首先，抑郁癥患者腦內(nèi)谷氨酸水平明顯升高，過量的谷氨酸會導(dǎo)致興奮性毒性產(chǎn)生，其持續(xù)作用于N-甲基-D-天冬氨酸受體會導(dǎo)致大量Ca2+內(nèi)流，從而導(dǎo)致腦內(nèi)Ca2+濃度出現(xiàn)異常變化，持續(xù)的應(yīng)激會導(dǎo)致突觸后神經(jīng)元凋亡，bFGF能夠產(chǎn)生抗興奮性氨基酸的興奮毒性作用，維持腦內(nèi)鈣離子Ca2+濃度的穩(wěn)定，對神經(jīng)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(nèi)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(jīng)元存活和突起生長，抑制NO含量過高產(chǎn)生的毒性作用，從而營養(yǎng)神經(jīng)元［36-37］。

研究發(fā)現(xiàn)，bFGF在神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運體的成熟發(fā)育中可能發(fā)揮了重要作用，神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)運體是突觸的關(guān)鍵組成部分。研究數(shù)據(jù)表明，抗抑郁治療通過增加bFGF的神經(jīng)營養(yǎng)活性，可以克服抑郁導(dǎo)致的大腦突觸連接的缺失［15］。研究發(fā)現(xiàn)，bFGF可以通過成纖維細胞生長因子受體（fibroblast growth factor receptor，F(xiàn)GFR）影響神經(jīng)發(fā)生，F(xiàn)GFR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(jīng)元中，F(xiàn)GFR2/3主要存在于少突膠質(zhì)細胞和星形膠質(zhì)細胞中［38］。

研究提示，針刺能夠調(diào)節(jié)抑郁模型大鼠腦內(nèi)谷氨酸、NO水平，本課題組前期研究也發(fā)現(xiàn)，針刺能夠改善抑郁大鼠海馬腦區(qū)神經(jīng)元突觸可塑性［39］，推測可能與bFGF的保護作用和調(diào)控機制相關(guān)［40-41］。

3 bFGF與星形膠質(zhì)細胞

神經(jīng)膠質(zhì)細胞是中樞神經(jīng)系統(tǒng)數(shù)量最多、分布最廣的細胞，具有支持神經(jīng)元代謝的功能，并參與神經(jīng)元損傷與修復(fù)的過程。其中與bFGF關(guān)系最為密切的是星形膠質(zhì)細胞。有研究表明星形膠質(zhì)細胞能夠合成釋放多種神經(jīng)營養(yǎng)因子，其中包括bFGF，從而參與調(diào)節(jié)突觸發(fā)生發(fā)育以及海馬齒狀回神經(jīng)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(zhì)細胞密度降低，重度抑郁癥患者左側(cè)海馬腦區(qū)GFAP-IR（膠質(zhì)纖維酸性蛋白免疫反應(yīng)陽性）的星形膠質(zhì)細胞密度明顯減少［44］，同時也有研究發(fā)現(xiàn)CUMS大鼠海馬的星形膠質(zhì)細胞凋亡增加［45］。

bFGF是神經(jīng)系統(tǒng)中一種強有力的促有絲分裂原，它由星形膠質(zhì)細胞產(chǎn)生，同時又能調(diào)控星形膠質(zhì)細胞的增殖、移行、分化和存活，不僅在發(fā)育過程中至關(guān)重要，而且是少數(shù)在成人大腦中仍被上調(diào)的生長因子之一［46］。bFGF可以阻斷由CUS（慢性不可預(yù)知性應(yīng)激）暴露引起的前額葉皮質(zhì)（prefrontal cortex，PFC）膠 質(zhì) 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(yù)，可在改善抑郁癥狀的同時緩解慢性應(yīng)激導(dǎo)致的星形膠質(zhì)細胞減少，這是通過bFGF信號增強，促進膠質(zhì)細胞增殖、改善膠質(zhì)細胞功能而實現(xiàn)的。同樣的，在海馬膠質(zhì)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(zhuǎn)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(qū)的主要表達在星形膠質(zhì)細胞中，因此通過觀察海馬星形膠質(zhì)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(fā)現(xiàn)，與正常大鼠相比，抑郁大鼠海馬區(qū)GFAP蛋白水平和膠質(zhì)纖維酸性蛋白免疫反應(yīng)陽性星形膠質(zhì)細胞平均光密度降低，而電針和帕羅西汀干預(yù)可逆轉(zhuǎn)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(qū)體積的異常變化可能與前額葉、海馬等區(qū)域的神經(jīng)元損傷以及星形膠質(zhì)細胞密度降低相關(guān)，星形膠質(zhì)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(fā)病的重要原因。

FGF2是星形膠質(zhì)細胞的有效絲裂原，在星形膠質(zhì)細胞的激活、增殖和分化中發(fā)揮重要作用。結(jié)合抑郁大鼠海馬中bFGF和星形膠質(zhì)細胞的變化，我們推測應(yīng)激刺激后的星形膠質(zhì)細胞改變可能受到bFGF mRNA表達的調(diào)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(zhì)細胞來觀察星形膠質(zhì)細胞的增殖和凋亡情況。結(jié)果表明，敲掉FGF2基因可抑制星形膠質(zhì)細胞增殖，過表達bFGF可增加星形膠質(zhì)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，F(xiàn)GF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(jié)合另一細胞實驗結(jié)果，推測抑郁大鼠海馬腦區(qū)星形膠質(zhì)細胞密度降低可能是由于bFGF表達下調(diào)，抑制了星形膠質(zhì)細胞增殖。此外，我們推測針刺干預(yù)的抗抑郁作用可能是通過上調(diào)bFGF的表達來實現(xiàn)的，其機制可能與bFGF對星形膠質(zhì)細胞增殖的影響有關(guān)。上調(diào)bFGF可促進星形膠質(zhì)細胞增殖率并恢復(fù)到正常水平，可進一步改善星形膠質(zhì)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(jié)合上述文獻研究內(nèi)容，我們認為內(nèi)源性bFGF也是抗抑郁治療的一個重要靶點。研究發(fā)現(xiàn)，在星形膠質(zhì)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(jīng)典的調(diào)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(fā)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(lián)反應(yīng)。半胱氨酸天冬氨酸蛋白酶（caspases），與細胞凋亡有著密切關(guān)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(guān)鍵的凋亡蛋白酶，caspases介導(dǎo)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(diào)控，Wnt信號通路激活后，β-連環(huán)蛋白（β-catenin）蛋白的變化能夠抑制星形膠質(zhì)細胞的凋亡，調(diào)控星形膠質(zhì)細胞的生長增殖［53］。因此我們推測bFGF對星形膠質(zhì)細胞增殖和凋亡的調(diào)控是通過Wnt通路和p53-caspase通路起作用的。

bFGF對神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞的調(diào)控并不是單一進行的。結(jié)合現(xiàn)有研究成果，推測星形膠質(zhì)細胞與神經(jīng)元一起參與了bFGF促進神經(jīng)再生和神經(jīng)功能、突觸可塑性的恢復(fù)的這個過程。

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

新生的神經(jīng)元可以通過增殖、遷移、分化，與周圍神經(jīng)元形成新的突觸聯(lián)系；星形膠質(zhì)細胞通過維持滲透壓的平衡，為神經(jīng)元的生長提供良好的離子環(huán)境，兩者結(jié)合，進一步完成突觸可塑的過程。推測bFGF通過對神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細胞的調(diào)控，對突觸可塑性提供穩(wěn)定的支持。

綜上所述，bFGF在抑郁癥的發(fā)生和治療中都發(fā)揮了十分重要的作用，星形膠質(zhì)細胞是目前抗抑郁機制研究的熱點之一，其與bFGF關(guān)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(jù)。