综述：抑郁症的蛋白质组学研究进展

    抑郁症是一类高患病率、高致残率、高致死率的精神疾病，严重影响人类身心健康。然而其病理机制尚不清楚，亟需对抑郁症的病因开展新的研究。抑郁症的生物学发生是一个极其复杂的过程，涉及多种蛋白质表达的变化及由此引起的生物化学反应和信号传导的改变，要了解抑郁症的分子机制，须揭示细胞内和细胞间各种蛋白的结构和功能变化。既往研究多局限于探讨一个或几个蛋白质的变化，这些研究结果来源于不同的实验材料，妨碍了揭示蛋白质表达的整体变化。近年来迅速发展的蛋白质组学方法能高通量检测蛋白质表达及其修饰等的改变，逐渐应用于生命科学的各个领域，成为寻找疾病生物标记的有效方法之一。这一方法也开始用于精神疾病领域，为抑郁症病理生理机制的研究带来新的希望。   

       一、蛋白质组学   

       蛋白质组学：随着人类基因组测序工作的完成，科学家们进一步提出后基因组学，蛋白质组学是其主要研究内容之一。蛋白质组的概念由Wilkins等于1994年首次提出，目前是指一个基因组在某一特定时刻表达的全部蛋白质。蛋白质组学的本质是大规模地研究蛋白质的特征，包括蛋白质的表达、翻译后的修饰、蛋白间的相互作用等，由此在蛋白质水平上获得关于疾病发生、细胞代谢等过程的整体而全面的认识蛋白质组学的研究有助于更好地了解生命的本质，各器官的分子结构、功能和行使该功能的机制等。因此，该理论及技术受到各国学者的高度重视并得到蓬勃发展。2001年的Science把蛋白质组学列为六大研究热点之一，成为21世纪生命科学的重要战略前沿。

       差异蛋白质组学：在疾病发生过程中，生物体因受到内、外界理化因素的刺激会自主合成或降解某些蛋白质，通过将“疾病状态”和“健康状态”的蛋白质组进行比较，寻找差异蛋白并进行鉴定分析，从而确定该“疾病状态”蛋白质特征改变的研究，称为差异蛋白质组学，其目的是在分子水平阐明疾病的发生发展机制。

       二、抑郁症的蛋白质组学研究

       蛋白质组学研究已在一些临床学科中广泛开展，如神经退行性疾病阿尔茨海默病，精神疾病的蛋白质组学研究相对较少，但大家的研究兴趣在不断增加。Kobeissy等用“精神蛋白质组学”来描述精神疾病领域的蛋白质组学研究。抑郁症的蛋白质组学研究根据研究样本的不同，主要分为动物模型研究、脑尸检研究、脑脊液和外周血生物标记研究等。    

       1．动物模型研究：越来越多的研究显示，海马在抑郁症的病理机制中起着重要作用，因此抑郁症海马的蛋白改变成为研究的热点。慢性应激性抑郁模型是抑郁症较常用的动物模型，牟君等为研究神经发生在抑郁症病理机制中的作用，采用蛋白质组学方法研究慢性应激性抑郁大鼠模型海马的蛋白表达，发现27个蛋白点在抑郁症组和正常组间的差异有统计学意义，其功能分别与神经发生、氧化代谢、转录和信号转导相关。其中与神经发生有关的4种蛋白质：钙网织蛋白前体( calreticulin  precursor)、原肌球蛋白1（tropomyosin l）、细胞分裂素活化蛋白激酶1(milogen activated prolein kinase l)、双重特异性的活化分裂素蛋白激酶1（dual specificity mitogen-activated protein kinase l）表达量明显低于对照组。Carboni等研究了经历单次应激事件和反复暴露于应激事件大鼠海马蛋白的改变，总的来说，反复暴露于应激事件大鼠的蛋白改变程度大于单次应激事件大鼠，部分蛋白的改变与既往研究一致，另一部分则是首次发现与应激相关。限制性应激对大鼠海马蛋白质组影响的研究显示，应激使5种蛋白表达发生改变，最显著的改变是海马胆碱能神经刺激肽前体蛋白(hippocampal cholinergic neurostimulating peptide precursor protein, HCNP-pp)的下降，推测HCNP-pp下降导致大鼠海马乙酰胆碱合成减少在抑郁症的发生中起重要作用。王亮等建立慢性束缚应激性抑郁大鼠模型，采用差异蛋白质组学技术研究海马的蛋白表达，鉴定出11个差异表达蛋白质，这些蛋白质与三磷酸腺苷(ATP)合成、脑内酸碱环境、细胞内吞、突触囊泡循环相关，为抑郁症海马损害机制提供新的线索。另有研究显示，抑郁大鼠的糖酵解相关蛋白发生改变。Liu等对抑郁模型大鼠不同时间点进行蛋白质组学研究，动态分析抑郁大鼠全脑蛋白质表达改变。对刺激时间不同(刺激时间分别为4、10、21、28、42、56、70 d)的大鼠建模后分别进行蛋白质组学分析，发现有些蛋白只是短时间改变，而有些蛋白则呈持续性改变，动态分析结果显示疾病大致进展过程：钙稳态、氧化还原、分泌蛋白合成以及能量代谢的失衡促使神经元发生适应性调节以使损害最低，而神经元对应激的最终反应状态与应激的时程和强度相关。

       抗抑郁药的作用机制是蛋白质组学研究的重要领域。Khawaja等用蛋白质组学研究单胺神经递质再摄取抑制剂文拉法辛、氟西汀的作用机制，经过2周抗抑郁治疗的成年大鼠出现33种差异表达蛋白，这些蛋白主要参与神经发生、神经活动的维持和神经再生等。另有研究探讨了经氟西汀和其他2种可能的新型抗抑郁药（神经激肽1受体拮抗剂：GR205171和促肾上腺皮质激素释放激素1受体拮抗剂：DMP696)治疗后，大鼠海马和前额皮质的蛋白质表达变化，尽管每种药物都有其特异的蛋白改变，3种药物均导致肌动蛋白水平改变，氟西汀和GR205171共同产生突触素2的改变，说明抗抑郁药可以调节神经可塑性。Bisgaard等研究慢性应激抑郁模型大鼠采用不同治疗方法后海马的蛋白质改变，发现二氢嘧啶酶相关蛋白2( dihydropyrimidinase-related protein 2，DPYSI2)是艾司西酞普兰抵抗的标记，并提出细胞可塑性可能是抑郁症的重要分子机制。

       儿童早期经历生活应激性事件，如躯体或性虐待，会导致青少年或成年期抑郁症的发生率增高，其机制可能是在脑发育的关键阶段经历应激事件，导致下丘脑一垂体一肾上腺轴、神经递质和神经营养因子等的改变。Marais等研究了早期应激模型大鼠腹侧海马的蛋白质表达，以探讨早期应激事件对海马蛋白的影响以及这些蛋白在抑郁症发生中的作用。与正常喂养的大鼠相比，出生后经历与母鼠分离的仔鼠腹侧海马蛋白表达发生改变，包括：应激相关的热休克蛋白或分子伴侣，这些分子伴侣起着蛋白质转运及应激条件下防止新老蛋白的错误折叠或聚集的作用；与神经可塑性、轴突生长和再生相关的蛋白的上调，可能是脑对抗应激不良影响的代偿机制；神经元氧化应激保护相关蛋白、蛋白质代谢、能量代谢相关蛋白，可能是对损失神经元和蛋白的修复。这一结果显示，早期应激可以引起大脑相关蛋白改变，从而导致抑郁的发生。

       基于抑郁症是遗传易感性与环境因素相互作用的结果的假说，PiubelH等采用抑郁遗传素质大鼠，通过早期经历应激事件来构建抑郁症的基因一环境相互作用模型，以探讨遗传和环境因素对抗抑郁药作用相关蛋白的影响。抑郁遗传大鼠为Flinders Sensitive Line( FSL)，其对照为Flinders Resistant Line(FRL)鼠，早期应激组出生后2—14 d，每天3h与母鼠分离。建模后予抗抑郁药艾司西酞普兰治疗4周，结束后提取额叶（包括前额叶）和海马蛋白进行蛋白质组学分析。通过比较2种不同遗传种系大鼠蛋白的表达，分析了遗传因素在抗抑郁治疗后大脑蛋白改变中的作用。非应激FSL鼠治疗后主要是细胞骨架结构相关蛋白发生改变，FRL鼠则是碳水化合物代谢和胞内转运相关蛋白发生变化；2种鼠系经历早期应激后予艾司西酞普兰治疗，蛋白改变也有类似不同。结果表明，在抑郁遗传模型中，神经重建通路是抗抑郁药作用的可能分子机制。通过比较有无经历早期应激的同种品系大鼠，Piubelli分析了环境因素在抗抑郁治疗机制中的作用，研究结果显示，早期应激事件影响抗抑郁治疗中的细胞骨架结构相关蛋白、神经生长发育相关蛋白、囊泡介导的转运相关蛋白以及突触可塑性相关蛋白。此外，该研究组结合血清蛋白质组学技术与免疫分析法，对抑郁症外周生物标记、早期应激相关标记、早期应激对抗抑郁治疗效果的影响进行了探讨，结果显示，FLS大鼠与FRL大鼠相比，出现脂代谢和免疫相关蛋白的差异表达，经历早期应激引起炎症和转运蛋白的改变，并显著影响抗抑郁药的治疗效果。

       2．尸解后脑组织研究：Johnston-Wilson等和Beasley等对抑郁症患者尸检后额叶皮质和前扣带进行蛋白质组学研究，结果显示，DPYSI2的表达水平改变，而DPYSL2主要在神经发育和细胞分化中起作用，其表达水平的异常提示抑郁患者存在脑发育的改变。碳酸酐酶2(carbonic anhydrase 2)和醛缩酶(aldolase C)也在两者中均差异表达，提示能量代谢的异常。有研究显示，抑郁症特异性辅酶Ql0细胞色素C还原酶核心蛋白1( ubiquinone cytochrome C reductase core protein l)和碳酸酐酶1(carbonic anhydrase l)改变，抑郁症患者ATP合酶B链(ATP synthase beta-chain)、线粒体前体(mitochondrial prec)、果糖磷酸醛缩酶A(fructose biphosphale aldolase A)等蛋白发生改型。抑郁症常与自杀行为相关，Schlicht等对自杀患者的前额叶组织进行蛋白质组学研究，结果显示，锰超氧化物歧化酶(manganese superoxide  dismutase)、仪一晶体蛋白B链(alpha-crystallin B chain)，神经胶质酸性蛋白(glial fibrillary acidic protein)在自杀者中差异表达，这些蛋白是神经胶质功能、神经退行改变和神经损伤对自杀行为的真正影响，还是自杀者既往用药的影响，尚需进一步研究。 {nextpage}

       3．周围生物标记研究：Huang等研究了精神分裂症和抑郁症患者脑脊液的蛋白质组改变，精神分裂症患者和抑郁症患者都显示血管生长因子源性肽(VGF-derived peptide)的改变，不同的是抑郁症患者分泌粒蛋白Ⅱ(secretograninⅡ)下降，而精神分裂症患者甲状腺素结合蛋白(Transthyretin)下降。时宝林等提取8例抑郁患者和8名对照的脑脊液进行蛋白质组学研究，结果显示，抑郁症患者脑脊液中载脂蛋白D和血浆视黄醇结合蛋白表达下调，载脂蛋白A—I蛋白表达上调，提示这3种蛋白的差异表达可能与抑郁症的发生有关，有可能是治疗的新靶点。有研究者为寻找自杀行为的生物标记，比较了有自杀企图和没有自杀企图未服药抑郁患者的脑脊液蛋白改变，发现这2组在33 kD、等电点5.2的蛋白差异有统计学意义，然而由于试验材料的缺乏未能鉴定这一蛋白，但这是自杀蛋白质组学研究的重要开始。 

       三、抑郁症蛋白质组学研究展望    

       与严格遵循孟德尔遗传规律的疾病不同，抑郁症是多基因复杂性状疾病，其发生很可能是多个基因与环境相互作用的结果。过去十年出现了多个精神疾病的遗传研究，主要是基因组学研究，人们期望这些新的分子遗传学研究技术能使精神疾病的诊断和治疗获得重大突破，然而，现有的结果并没有取得预期的突破。蛋白质组学研究是在蛋白质水平上对基因表达的全面研究，其研究结果是复杂基因和环境相互作用的反映，从而更接近特定精神疾病临床表型的病理生理过程；蛋白质组学是高通量、自动、技术驱动的科学，能大规模检测特定组织的各水平蛋白变化，而无须对候选生物分子进行先验假说；蛋白质组学研究的数据可通过系统生物学的方法分析其与抑郁症的因果关系，体液中差异表达蛋白的研究可以提供早期诊断、更有效治疗、预后评估的生物标记。尽管蛋白质组学技术仍存在一些局限，但蛋白质组学的优势仍使它成为研究精神疾病细胞和分子机制的较为理想的方法。到目前为止，抑郁症的蛋白质组学研究主要在动物模型中进行，还没有系统的脑组织和外周组织的蛋白质组学研究，这些动物模型的研究有助于对抑郁症的了解，但疾病的动物模型与人类疾病仍有较大的区别，因此对抑郁症患者脑组织和外周组织开展蛋白质组学研究是十分必要的，有待进一步开展。    

       参考文献（略）

       作者：李凌江 中南大学湘雅二医院精神卫生研究所