基于肝脾理論探討線粒體自噬與抑郁癥的關系*

孫艷秋,黃珍,門奕年,馮宏英,李宇盾,劉玥蕓,陳家旭

北京中醫藥大學中醫學院,北京 100029

抑郁癥是一種以顯著而持久的心境低落為主要臨床特征的精神障礙性疾病,具有高發病率、高復發率、高致殘率、高致死率及高醫療成本等特點。深入了解抑郁癥的發病機制,將為抑郁癥的防治提供更多途徑。線粒體是廣泛存在于真核細胞中雙層膜結構的動態細胞器,主要分布在細胞功能旺盛的區域。線粒體產生三磷酸腺苷(adenosine triphosphate,ATP)為細胞提供能量,同時釋放活性氧(reactive oxygen species,ROS)。生理條件下,線粒體產生的ROS會被細胞內抗氧化系統消除,然而,受損的線粒體能夠產生大量的ROS,并發生氧化應激損傷。ROS過度累積或氧化應激損傷會誘發抑郁癥[1-2]。線粒體自噬可以清除細胞內功能異常的線粒體,防止ROS過度累積,減輕氧化應激損傷,對抑郁癥的發生發展具有調控作用。抑郁癥可歸屬于中醫學“郁證” “癲證”等范疇。抑郁癥的中醫病位主要在肝,與脾密切相關。肝郁脾虛作為抑郁癥核心病機,貫穿于疾病的始終,是抑郁癥發生發展的主要因素。本文基于肝脾相關理論探討線粒體自噬與抑郁癥的關系,闡述抑郁癥肝郁脾虛證的分子生物學基礎,有助于開辟中西醫結合防治抑郁癥的新思路。

1 對抑郁癥肝郁脾虛證的認識

抑郁癥是現代醫學病名,根據其臨床表現,中醫典籍載有其發病機制的相關認識。朱丹溪《金匱鉤玄》曰:“郁者,結聚而不得發越也,當升者不得升,當降者不得降,當變化者不得變化也。” 氣機郁滯,升降出入障礙,導致郁證發生。《景岳全書·癲狂癡呆》中明確闡述,氣逆痰滯與癲證密切相關。中醫學認為,氣機郁滯、濕濁痰瘀是抑郁癥主要發病因素,而這些要素的產生與肝脾二臟功能失調關系十分密切。正如隋唐時期楊上善所言:“肝藏足厥陰脈,主守神氣出入,通塞悲樂。”肝臟是調節情志的關鍵臟腑。然而,肝臟功能的正常發揮,離不開脾臟的幫助。清代吳達《醫學求是》曰:“肝木遂其疏泄之性,賴脾氣以上達。”肝臟調節情志功能失調與脾虛密不可分。清代吳謙《醫宗金鑒·刪補名醫方論》將肝郁的病因歸納為“土虛不能生木”和“血少不能養肝”。脾虛致其“散精于肝”功能減弱,不能滋充肝體,肝臟失其濡養,肝主疏泄功能不能正常發揮,最終引發肝郁。故抑郁癥主要病機可歸納為肝郁脾虛—氣機郁滯—濕濁痰瘀,肝郁脾虛在前,導致氣機郁滯,產生濕濁痰瘀,內擾神明,發為精神障礙。馬烈光教授、王彥剛教授根據自己多年臨床經驗,認為抑郁癥與肝脾聯系密切,肝郁脾虛、肝脾不和是其主要病機[3-4]。熊霞軍等[5]基于數據挖掘總結出肝郁脾虛證是抑郁癥最主要的高頻證候。

從中醫臟腑理論及五行學說角度分析,肝脾密切相關。生理上,肝主疏泄,喜條達惡抑郁,調暢全身氣機,助運脾土;脾主運化,喜燥惡濕,為氣機樞紐,榮養肝木。病理上,肝者多實多郁,脾者多虛多滯,肝易乘脾,肝郁脾虛易導致氣機郁滯,影響氣血津液輸布及化生,最終形成濕濁痰瘀等病理產物。而濕濁痰瘀反過來又影響肝脾功能,形成惡性循環。通過疏肝健脾,恢復肝脾功能,清除體內濕濁痰瘀,可以緩解抑郁癥狀。因此,疏肝健脾法成為治療抑郁癥的常法。古代經典名方中有許多以疏肝健脾為主要治法的方劑,其中逍遙散是代表方。《黃帝內經》曰:“土得木而達。”脾的運化需要肝的疏泄。《傅青主女科》曰:“肝氣不舒,久郁傷脾。”肝氣郁滯易傷脾臟。徐大椿《難經經釋》云:“補其脾氣,則能御肝,不受克賊也。”補益脾氣可以調肝。葉天士曰:“補脾必以疏肝,疏肝即以補脾也。”疏肝可以補脾,補脾可以疏肝。肝脾在生理上相互依賴,在病理上相互影響,通過肝脾同治,可有效緩解抑郁癥狀。

2 脾與線粒體的相關性

氣血是人生存的最基本物質,是機體的能量之源,正如《素問·調經論》曰:“人之所有者血與氣耳。”脾主升清,通過將人體攝入的水谷精微轉化為氣與血,參與氣血生成,同時通過脾主統血功能調控氣血運行,為生命活動提供能量,并調控能量代謝。線粒體是機體能量生成與代謝中心,含有進行食物氧化所需的酶,可以通過三羧酸循環、氧化磷酸化等把人體攝入的糖類、脂肪、蛋白質等轉化成ATP和血紅素,用于細胞實現各種功能活動[6]。中醫學的氣血與現代醫學的ATP、血紅素都是機體的能量源泉,因此,在能量生成方面,線粒體與脾具有相似性。然而,脾化生氣血的功能與肝主疏泄的功能密切相關,如《血證論·臟腑病機論》曰:“木之性主于疏泄,食氣入胃,全賴肝木之氣以疏泄之而水谷乃化。” 肝脾功能正常是氣血化生輸布的關鍵,肝脾失調,氣血怫郁,百病叢生。細胞內環境的穩定是維持細胞正常結構和功能的必要條件。線粒體自噬是線粒體質量控制機制的重要組成部分,能選擇性地分離功能異常的線粒體,通過自噬溶酶體將其進行降解,避免受損的線粒體進一步損害細胞[7],在維持細胞穩態方面發揮重要作用。水分是線粒體內數量最多的一種成分,線粒體對體液環境敏感,體液穩態的失調與線粒體功能障礙有密切的關系。有研究發現,異常的機體組織液成分(水濕)可導致組織細胞線粒體形態功能異常,通過“培土制水”方可以改善線粒體形態功能,促進機體水液代謝[8]。脾是體內水液代謝的主要臟器,通過運化水濕促進體內水液代謝。因此,線粒體自噬通過調控線粒體質量促進體內水液代謝的功用,與脾促進水濕代謝的功用具有相似性,都有利于細胞內環境的穩定。同時肝可疏泄脾土助其運化水濕,疏利三焦通調水道。當線粒體自噬不足或過度,會導致細胞內受損線粒體不能及時清除而產生過多的ROS或能量產生不足。受損線粒體產生的ROS與肝郁脾虛產生的濕濁痰瘀都屬于病理性產物,引起機體產生炎性反應[9-10];線粒體產能不足,與脾化生氣血減少都會導致機體功能活動下降。由此可見,脾調節氣血水液功能與線粒體自噬功能具有相似性。肝脾功能失調往往伴有線粒體形態結構的異常改變,同時引起線粒體自噬功能失調。而通過疏肝健脾、調和肝脾,可以在一定程度上恢復線粒體形態結構,促進線粒體自噬。張旭[11]通過建立胰島素抵抗肥胖肝郁脾虛證小鼠模型,發現模型組小鼠線粒體結構被破壞,自噬相對不足,而以疏肝健脾為主要治法的加味大柴胡湯通過激活線粒體自噬重要通路PINK1/Parkin,促進線粒體結構功能恢復。

3 線粒體自噬與抑郁癥

現代醫學認為,氧化應激與抑郁癥病因密切相關,海馬是抑郁癥的重要病變部位。線粒體自噬在減輕氧化應激損傷,保護海馬結構功能方面發揮重要作用。

3.1 海馬異常與抑郁癥海馬是調節情緒、學習和記憶的關鍵區域,海馬神經生成與抑郁癥的發生發展密切相關[12]。當線粒體自噬不足,衰老或受損的線粒體不能及時被清除,會在大腦中過度累積對海馬造成損害[13],導致抑郁癥患者記憶力下降、反應遲鈍。慢性不可預知溫和應激(chronic unpredictable mild stress,CUMS)模型是經典的抑郁癥動物模型。張潤菡等[14]發現CUMS大鼠海馬細胞形態結構異常,在改善模型大鼠抑郁癥狀的同時,其海馬細胞形態結構亦恢復正常。相關研究表明,重度抑郁癥患者的海馬體積減小,抗抑郁藥物可能使海馬體積正常化[15]。有氧運動可能是通過改善海馬功能預防CUMS誘導抑郁癥的有效策略[16]。多數抑郁癥患者同時伴有失眠,李莉等[17]發現失眠模型小鼠海馬組織和下丘腦中線粒體結構損傷、數量減少,當腦組織線粒體結構和功能恢復正常后失眠癥狀可以緩解。慢性疲勞是抑郁癥患者的常見癥狀,而疲勞與海馬體積減小和海馬淀粉樣蛋白沉積有關[18]。腦源性神經營養因子(brain derived neurotrophic factor,BDNF)是海馬分布最多的神經營養因子,可以緩解神經元萎縮,提高海馬神經元數量,提高神經元的興奮性,發揮抗抑郁作用[19-20]。張珍珍等[21]發現海馬內注射BDNF對大鼠腦卒中后抑郁癥狀、海馬神經元病理均有改善作用。

3.2 氧化應激與抑郁癥ROS是機體內一類具有較高活性的含氧化合物總稱,主要由線粒體產生。生理情況下,ROS的產生和清除處于動態平衡,當受損的線粒體不能被及時高效清除,就會導致ROS過度累積,使機體發生氧化應激,對細胞結構造成嚴重損害。過量的ROS可以促進抑郁的發生發展[1]。同時,氧化應激可誘發線粒體自噬。在氧化應激的刺激下細胞的線粒體自噬增強,增強的線粒體自噬可以抑制神經炎癥[18],而神經炎癥與抑郁癥的發生發展密切相關[22]。氧化應激還可引起炎癥反應,在抑郁癥患者體內存在炎癥狀態,炎癥因子和抑郁癥嚴重程度相關[23]。王萌[24]發現通過上調CUMS大鼠海馬區 PINK-1/Parkin 途徑介導的線粒體自噬水平,可以抑制 TLR4/NF-κB 通路和 NLRP3 炎癥小體活化,減少炎癥因子的釋放,改善抑郁癥狀。孔維星[25]發現改良電抽搐治療抗抑郁療效肯定,其機制可能與激活線粒體自噬及減輕機體炎癥水平有關。

3.3 PINK1/Parkin信號通路與抑郁癥PINK1/Parkin線粒體自噬通路是目前研究最廣泛的一種線粒體自噬途徑。生理情況下,PINK1在線粒體外膜轉位酶和線粒體內膜轉位酶的作用下由細胞質轉至線粒體內膜,經過一系列的切割降解,PINK1的活性被抑制。線粒體損傷時,線粒體膜電位的下降使線粒體外膜轉位酶和線粒體內膜轉位酶活性減弱,導致PINK1無法向線粒體內膜轉移,PINK1大量聚集在線粒體外膜,介導Parkin的募集與磷酸化,磷酸化的Parkin促進線粒體外膜蛋白泛素化,Parkin 形成泛素鏈后,由自噬接頭蛋白 P62識別,通過P62與自噬體膜表面的微管相關蛋白1輕鏈 3(microtubule-associated protein 1 light chain 3,LC3)等特異性連接,介導線粒體被自噬體膜包被,啟動PINK1/Parkin[26]。在自噬過程中,Beclin1 參與自噬小體的組成,是啟動自噬的標志[27]。LC3B 在一系列泛素樣反應后轉變為LC3B1,LC3B1 被水解形成 LC3B2,并穩定于自噬體內膜和外膜,因此LC3B2/1是檢測自噬活性的重要指標[28]。P62是一種主要通過自噬降解的蛋白,可以通過其表達評估自噬溶酶體降解的水平[29]。王萌等[30]發現CUMS模型大鼠海馬PINK1、Parkin、Beclin1蛋白水平下降,LC3B2/1值下調,P62蛋白水平上升。西羅莫司通過調控PINK-1/Parkin通路使CUMS大鼠海馬線粒體自噬的活性上調,從而逆轉CUMS大鼠的抑郁樣行為。程文靜等[31]發現CUMS抑郁模型大鼠海馬組織中Parkin、LC3、P62蛋白水平顯著上升,針刺上星、風府穴,可能通過PINK1-Parkin信號通路上調線粒體自噬水平發揮抗抑郁作用。上述研究表明,PINK1/Parkin信號通路異常,是導致線粒體自噬障礙和抑郁癥的重要原因,調控PINK1/Parkin信號通路以調節海馬線粒體自噬,有望為抑郁癥的治療提供新的思路和方法。但是,關于PINK1-Parkin信號通路上相關自噬蛋白表達水平與線粒體自噬水平確切的對應關系尚不統一,需進行深入研究。

4 結語

綜上所述,線粒體自噬與抑郁癥密切相關。線粒體自噬障礙會誘發抑郁癥,抑郁癥往往伴隨線粒體自噬障礙,通過恢復線粒體自噬功能可以改善抑郁癥狀。深入了解線粒體自噬在抑郁癥中的作用途徑,有利于更好地理解抑郁癥的發生發展機制,也為其治療提供了更多潛在的靶點,具有很大的研究潛力。目前,現代醫學關于抑郁癥的治療取得了重大進展,但對許多重度抑郁癥患者來說,其治療方案仍存在不足和局限,需要新型治療方法。中醫藥有豐富的治療抑郁癥的臨床實踐經驗,但缺乏相關實驗科學證據,不利于推廣。基于抑郁癥的肝脾相關理論,通過聯系脾與線粒體自噬之間的關系,探討如何運用中醫藥調控線粒體自噬水平防治抑郁癥的新思路,可能會為未來中醫藥防治抑郁癥提供新的理論基礎。然而,脾與線粒體自噬的關系尚未得到充分的科學研究證明,需要進行更深層次的探究,以便挖掘中醫藥防治抑郁癥的實驗科學證據,推進中醫藥現代化。