王喆，胡建

(哈爾濱醫(yī)科大學(xué)附屬第一醫(yī)院精神衛(wèi)生中心，哈爾濱 150001)

抑郁癥是一種由遺傳、神經(jīng)生物因素、心理社會因素等共同作用引起的多因素精神疾病。隨著現(xiàn)代社會生活節(jié)奏的加快和社會競爭的日益加劇，抑郁癥的患病率呈逐年升高趨勢，研究顯示，我國20%的人群表現(xiàn)出抑郁癥狀，其中7%為重度抑郁障礙，且抑郁癥居中國疾病負(fù)擔(dān)的第二位，僅次于心臟病[1-2]。除情感障礙外，認(rèn)知功能障礙是抑郁癥的核心癥狀之一，隨著靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)的發(fā)展，更多的抑郁癥被確診，且抑郁癥認(rèn)知功能改變可能與相關(guān)腦區(qū)結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)及功能連接異常有關(guān)[3]。Travis等[4]通過靜息態(tài)功能磁共振成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者海馬腳和齒狀回等部位的細(xì)胞容積減少、萎縮甚至壞死。抑郁癥的發(fā)病機(jī)制與生物化學(xué)、遺傳、社會環(huán)境等因素有關(guān)，此外，還可能與免疫系統(tǒng)的改變(包括細(xì)胞因子假說與單胺假說)、人體菌落比例失調(diào)以及神經(jīng)系統(tǒng)相關(guān)功能腦區(qū)的改變等相關(guān)。目前，抑郁癥的治療以抗抑郁藥物為主，物理治療為輔，因此明確抑郁癥的發(fā)病機(jī)制對于其診斷和治療具有重要的臨床意義。人類Klotho基因位于常染色體13q12，該基因編碼的具有抗老化性質(zhì)的蛋白質(zhì)家族與抑郁癥的發(fā)病有關(guān)[5]，能保護(hù)神經(jīng)元免于退化，其中分泌型Klotho蛋白(secretory Klotho protein，sKlotho)是Klotho基因編碼的具有抗老化性質(zhì)蛋白質(zhì)家族的成員之一?，F(xiàn)就sKlotho與抑郁癥發(fā)病機(jī)制的研究進(jìn)展予以綜述。

1 sKlotho概述

Klotho基因最初于1997年由Kuro-o等[6]在抗衰老研究中發(fā)現(xiàn)，Klotho基因缺失動物模型表現(xiàn)出壽命縮短、血管鈣化、生長緩慢、骨質(zhì)疏松以及其他器官萎縮，并出現(xiàn)認(rèn)知功能障礙等衰老征象；而Klotho基因過表達(dá)動物膜型的壽命延長，且衰老表現(xiàn)得到改善[7]。Klotho基因可編碼α-Klotho、β-Klotho和γ-Klotho三種蛋白亞型，其中α-Klotho是最主要的蛋白亞型和功能類型，通常可分為膜結(jié)合型Klotho蛋白及sKlotho。sKlotho是一種游離蛋白，以游離形式在生物體內(nèi)發(fā)揮不同的生物學(xué)作用，如調(diào)節(jié)多種離子通道、抑制氧化應(yīng)激、調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白等，在腎臟及大腦脈絡(luò)叢表達(dá)量最多，在腦垂體、胎盤和骨骼肌等部位也有少量表達(dá)。Klotho基因編碼的蛋白有α-Klotho、β-Klotho和γ-Klotho三種亞型，該家族蛋白的各個分型在軀體疾病和精神疾病中均起到一定的作用，如α-Klotho與腎臟疾病、心臟疾病以及酒精性肝硬化[8]相關(guān)。與無飲酒史、無肝硬化病史的健康人群相比，有酗酒史酒精性肝硬化患者的α-Klotho水平較高，可能與α-Klotho可作為抗氧化劑并具有抗炎和抗纖維化作用有關(guān)。β-Klotho主要存在于肝臟和脂肪組織中，具有調(diào)節(jié)代謝、加速葡萄糖攝取、促進(jìn)膽汁酸合成和脂肪酸代謝等作用，與酒精成癮的相關(guān)精神疾病有關(guān)，該蛋白可與成纖維細(xì)胞生長因子-21結(jié)合，其含量減少可增加患者對酒精的渴求，并增加飲酒量[9]等；γ-Klotho蛋白表達(dá)相對較少，與膀胱癌的侵襲相關(guān)，但尚未發(fā)現(xiàn)其與精神疾病的相關(guān)性。目前，sKlotho水平的變化與多種疾病相關(guān)，如急慢性腎損傷[10]、血管動脈硬化、內(nèi)分泌系統(tǒng)疾病以及腫瘤[11]等，但其與抑郁癥的相關(guān)研究較少。

2 sKlotho與抑郁癥的研究現(xiàn)狀

sKlotho是Klotho基因編碼表達(dá)水平最高的家族蛋白質(zhì)之一，也是與精神相關(guān)疾病關(guān)聯(lián)密切的家族蛋白質(zhì)之一。Crasto 等[12]的研究表明，sKlotho水平較高的老年抑郁癥患者日常生活能力較好，且死亡率較低。另有研究發(fā)現(xiàn)，慢性心理壓力與女性血清sKlotho水平降低有關(guān)，且sKlotho水平降低與女性更多的抑郁癥狀有關(guān)[13]。Hoyer等[14]對老年抑郁癥患者的研究顯示，接受電休克治療的抑郁癥患者腦脊液中Klotho蛋白水平升高，電休克治療對中樞神經(jīng)系統(tǒng)Klotho蛋白有特異性影響，表明Klotho可能參與抑郁癥的發(fā)生，并影響患者的治療反應(yīng)。國外研究表明，sKlotho蛋白可顯著影響少突膠質(zhì)細(xì)胞功能，如誘導(dǎo)大鼠原代少突膠質(zhì)細(xì)胞祖細(xì)胞的體外成熟和髓鞘形成，而少突膠質(zhì)細(xì)胞增加可逆轉(zhuǎn)慢性應(yīng)激動物模型的抑郁樣行為，免疫組織化學(xué)分析顯示，Klotho基因敲除后，sKlotho蛋白分泌減少，導(dǎo)致基因敲除小鼠的成熟少突膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量明顯降低，進(jìn)而產(chǎn)生抑郁樣行為[15]。由此可見，sKlotho可能是治療情感及認(rèn)知障礙的潛在靶點(diǎn)。

3 sKlotho參與抑郁癥發(fā)病的可能機(jī)制

sKlotho與抑郁癥的發(fā)病有緊密聯(lián)系。有報(bào)道指出，sKlotho可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥及氧化應(yīng)激、海馬膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)等改善抑郁癥患者的情感及認(rèn)知功能障礙[16]。

3.1內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激機(jī)制 內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激指內(nèi)質(zhì)網(wǎng)腔內(nèi)錯誤折疊與未折疊蛋白聚集以及鈣離子平衡紊亂激活未折疊蛋白反應(yīng)、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)超負(fù)荷反應(yīng)和胱天蛋白酶(caspase)-12介導(dǎo)的凋亡通路等信號途徑，既能誘導(dǎo)葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白78、葡萄糖調(diào)節(jié)蛋白94等內(nèi)質(zhì)網(wǎng)分子伴侶表達(dá)而產(chǎn)生保護(hù)效應(yīng)，亦能獨(dú)立地誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡。多種生理或病理?xiàng)l件均可影響蛋白質(zhì)折疊和內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊能力，導(dǎo)致細(xì)胞的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)需求與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)折疊能力之間的不平衡[17]。內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激會導(dǎo)致細(xì)胞凋亡或細(xì)胞復(fù)原力受損，與疾病狀態(tài)有關(guān)[18]。sKlotho可提高內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激的反應(yīng)率，減少凋亡信號，并增加化學(xué)內(nèi)質(zhì)網(wǎng)誘導(dǎo)治療后的細(xì)胞存活率，提高重度抑郁發(fā)作患者的神經(jīng)元復(fù)原能力。

3.2炎癥及氧化應(yīng)激機(jī)制 在其他可能的機(jī)制中，Klotho基因分泌的sKlotho與抗抑郁藥物治療反應(yīng)有關(guān)。選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑類藥物通過影響鈣通道降低某些區(qū)域的突觸功能，sKlotho可通過血腦屏障調(diào)節(jié)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的鈣代謝[19]。sKlotho是通過人解整合素樣金屬蛋白酶10和人解整合素樣金屬蛋白酶17切割細(xì)胞膜中Ⅰ型跨膜蛋白而得到的游離型蛋白[20]。sKlotho可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，參與體內(nèi)多種生理功能的調(diào)節(jié)，并可拮抗多種應(yīng)激誘導(dǎo)的細(xì)胞衰老過程，其機(jī)制與抑制氧化應(yīng)激有關(guān)。Klotho基因的缺失導(dǎo)致自身抗凋亡作用減弱，進(jìn)而易導(dǎo)致海馬區(qū)細(xì)胞的凋亡。動物模型sKlotho的減少降低了海馬突觸密度，反映了氧化應(yīng)激的增加。sKlotho缺乏小鼠表現(xiàn)為明顯的一氧化氮缺乏，導(dǎo)致廣泛的內(nèi)皮細(xì)胞壞死，中樞神經(jīng)系統(tǒng)氧化應(yīng)激的總體負(fù)擔(dān)普遍增加。因此，sKlotho可能具有腦抗氧化和抗炎作用，可能干擾抑郁癥正常應(yīng)激反應(yīng)的所有階段，包括適應(yīng)性海馬神經(jīng)發(fā)生和產(chǎn)生神經(jīng)干細(xì)胞的能力[21]。

此外，sKlotho可能作為重度抑郁發(fā)作應(yīng)激過程的潛在調(diào)節(jié)因子。反復(fù)的社會和其他壓力以及遺傳傾向可能導(dǎo)致神經(jīng)元恢復(fù)力下降以及抑郁癥狀產(chǎn)生，sKlotho有助于對抗應(yīng)激，限制與重度抑郁發(fā)作相關(guān)的炎癥和代謝變化的有害影響。Zhu等[22]的研究發(fā)現(xiàn)，脈絡(luò)叢分泌的Klotho蛋白在免疫系統(tǒng)和中樞神經(jīng)系統(tǒng)之間起著不可替代的作用。幼鼠和成年小鼠、人類和其他哺乳動物脈絡(luò)叢中高水平Klotho蛋白的表達(dá)可能限制外周免疫細(xì)胞對脈絡(luò)叢的滲透，并抑制可能損害中樞神經(jīng)系統(tǒng)的炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生。脈絡(luò)叢中Klotho蛋白的表達(dá)隨年齡的增長而降低，脈絡(luò)叢中Klotho蛋白水平的降低，促進(jìn)了外周巨噬細(xì)胞的進(jìn)入，并顯著增加了多種促炎介質(zhì)的產(chǎn)生；在自然衰老過程中，也會發(fā)生類似上述促炎變化，因此Klotho蛋白表達(dá)的年齡相關(guān)性下降可能是中樞神經(jīng)系統(tǒng)衰老相關(guān)炎癥的原因之一。脈絡(luò)叢產(chǎn)生的Klotho蛋白存在于腦脊液中[23]，炎癥介質(zhì)很可能通過腦脊液循環(huán)[24]到達(dá)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的其他位置(包括腦和脊髓)，并通過自身或與其他因素共同促進(jìn)神經(jīng)功能的老化。外周注射相對低劑量的脂多糖后，脈絡(luò)叢中Klotho蛋白減少，海馬小膠質(zhì)細(xì)胞的激活加劇，表明脈絡(luò)叢引起的Klotho蛋白耗竭可能“啟動”小膠質(zhì)細(xì)胞的年齡依賴性，引起外周感染的激活。小膠質(zhì)細(xì)胞激活和白細(xì)胞介素-1β升高與海馬突觸可塑性缺失有關(guān)。體內(nèi)外數(shù)據(jù)均顯示，脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞產(chǎn)生的Klotho蛋白通過成纖維細(xì)胞生長因子-23/Klotho信號通路抑制巨噬細(xì)胞和其他細(xì)胞(包括脈絡(luò)叢上皮細(xì)胞)中核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體的激活，對抗1,25-二羥維生素D3，并抑制依賴于1,25-二羥維生素D3的硫氧還蛋白結(jié)合蛋白表達(dá)。Klotho蛋白減少后脈絡(luò)叢中硫氧還蛋白結(jié)合蛋白含量增加，可直接增加促進(jìn)白細(xì)胞向中樞神經(jīng)系統(tǒng)浸潤的促炎基因產(chǎn)物的表達(dá)，其中包括細(xì)胞間黏附分子-1；硫氧還蛋白結(jié)合蛋白還可促進(jìn)核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體蛋白3炎癥小體的激活，可能導(dǎo)致多種與衰老相關(guān)的缺陷和疾病，包括認(rèn)知功能下降和神經(jīng)退行性疾病。

3.3海馬膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)損傷機(jī)制 除情感障礙外，抑郁癥患者的認(rèn)知功能損傷也備受關(guān)注。Klotho蛋白作為腦脊液中分泌的體液因子是其在大腦的關(guān)鍵功能之一，更詳細(xì)的功能分析表明，Klotho蛋白在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的不同區(qū)域具有特異性效應(yīng)，如海馬神經(jīng)元的表達(dá)可能影響空間記憶，而杏仁核的表達(dá)可能與恐懼學(xué)習(xí)有關(guān)，相關(guān)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)通過Sholl分析與染色分別評估神經(jīng)元形態(tài)與突觸密度，結(jié)果顯示，Klotho與成纖維細(xì)胞生長因子-23結(jié)合后能夠進(jìn)一步改變海馬神經(jīng)元的形態(tài)與突觸的數(shù)量，進(jìn)而影響抑郁癥患者的認(rèn)知功能障礙[25]。有研究表明，sKlotho水平與神經(jīng)內(nèi)科疾病患者的認(rèn)知損害程度呈正相關(guān)，如老年阿爾茨海默病患者腦脊液sKlotho水平較健康年輕人降低，且老年阿爾茨海默病患者的腦脊液sKlotho水平低于非阿爾茨海默病健康老年人[26]。sKlotho的減少與腦白質(zhì)損害密切相關(guān)[27]，并與認(rèn)知功能直接相關(guān)，提示腦源性sKlotho具有多種作用，如預(yù)防腦動脈硬化、抑制腦內(nèi)淀粉樣物質(zhì)產(chǎn)生、腦神經(jīng)保護(hù)和預(yù)防認(rèn)知功能下降，因此，對于無中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病病史的低水平sKlotho中老年人群，有必要在頭部核磁共振檢查和認(rèn)知功能測試后進(jìn)行積極的早期干預(yù)[28]。

Klotho基因缺陷損害了海馬膽堿能神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致M1毒蕈堿膽堿能受體(M1 muscarinic cholinergic receptor，M1mAChR)基因表達(dá)、M1mAChR結(jié)合密度、乙酰膽堿水平、膽堿乙酰轉(zhuǎn)移酶(choline acetyltransferase，ChAT)活性和ChAT基因表達(dá)顯著降低，以及乙酰膽堿酯酶活性和乙酰膽堿酯酶基因表達(dá)顯著增加。膽堿能神經(jīng)元系統(tǒng)的變化可能由突觸前膽堿能神經(jīng)終末和海馬內(nèi)表達(dá)M1mAChR的突觸后神經(jīng)元缺乏導(dǎo)致。Klotho基因缺陷持續(xù)降低蛋白激酶CβⅡ、磷酸化胞外信號調(diào)節(jié)激酶、磷酸化環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白和腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子表達(dá)以及N-甲基-D-天冬氨酸受體(N-methyl-D-aspartate receptor，NMDAR)依賴性長時程增強(qiáng)作用[29]。腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子激活導(dǎo)致Janus激酶2(Janus kinase 2，JAK2)/信號轉(zhuǎn)導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子3(signal transducer and activator of transcription 3，STAT3)和酪氨酸激酶B(tyrosine kinase receptor B，TrkB)信號，ChAT活性和乙酰膽堿水平升高，進(jìn)一步刺激M1mAChR增加[30]。動物實(shí)驗(yàn)顯示，Klotho基因突變小鼠ChAT損失明顯，與人類大腦類似。因此，Klotho基因突變體小鼠中突觸前ChAT和JAK2/STAT3水平的改變可能與基礎(chǔ)海馬神經(jīng)元凋亡同時發(fā)生，并可能導(dǎo)致認(rèn)知和行為癥狀。此外，Klotho基因缺陷顯著降低了磷酸化JAK2/磷酸化STAT3在海馬神經(jīng)元中的表達(dá)，表明JAK2/STAT3信號軸與膽堿能神經(jīng)遞質(zhì)之間存在相互作用。由此可見，Klotho基因突變體小鼠JAK2/STAT3失活通過雙重機(jī)制導(dǎo)致膽堿能功能障礙，即膽堿能基因的突觸前下調(diào)，如ChAT和M1mAChR突觸后脫敏。

Klotho基因突變小鼠NMDAR依賴性長時程增強(qiáng)作用降低可能由M1mAChR表達(dá)降低或機(jī)制下調(diào)所致，如蛋白激酶C偶聯(lián)M1mAChR。Klotho基因突變小鼠JAK2活性降低可能導(dǎo)致NMDAR功能受損。動物實(shí)驗(yàn)顯示，6周齡Klotho基因突變小鼠記憶功能正常，視覺識別記憶和聯(lián)想恐懼記憶受損，在輕暗穿梭箱和高樓迷宮箱任務(wù)中的表現(xiàn)正常；在條件性恐懼任務(wù)中，突變小鼠與非突變小鼠的電擊傷害性閾值無明顯差異，表明與非基因突變小鼠相比，Klotho基因突變小鼠的探索活動、情緒性或休克敏感性無重大變化，故推測Klotho基因突變小鼠可能主要為記憶能力受損[31]。Klotho基因的擴(kuò)增避免了海馬中NMDAR亞基的減少，改善了小鼠的空間學(xué)習(xí)和記憶功能；此外，小鼠Klotho基因擴(kuò)增使得突觸后NMDAR谷氨酸受體亞基的密度以及NMDAR數(shù)量均增加，這對學(xué)習(xí)和記憶具有決定性作用，表明Klotho基因表達(dá)水平升高或活動增強(qiáng)可促進(jìn)突觸和認(rèn)知功能，并可能對抑郁癥、阿爾茨海默病等神經(jīng)退行性疾病和其他認(rèn)知障礙具有治療作用[5]。

4 小 結(jié)

目前，抑郁癥的發(fā)病機(jī)制尚不清楚，尚無明確的生物學(xué)診斷指標(biāo)，影響了抑郁癥診斷和鑒別診斷的準(zhǔn)確率。在眾多抑郁癥機(jī)制的假說中，sKlotho與抑郁癥發(fā)病機(jī)制的相關(guān)性受到學(xué)者的廣泛關(guān)注，sKlotho可通過內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、炎癥及氧化應(yīng)激等機(jī)制誘導(dǎo)抑郁癥的發(fā)生，并可通過提高血清sKloth水平改善抑郁癥患者的情緒及認(rèn)知功能障礙，故可將sKlotho作為抑郁癥治療的潛在靶點(diǎn)，未來仍需繼續(xù)探究sKlotho在抑郁癥中的具體機(jī)制，進(jìn)一步明確sKlotho的作用機(jī)制可能為改善抑郁癥情緒和認(rèn)知障礙提供新途徑。