抑郁症与表观遗传学

张志珺 张向荣 李 磊

会议纪要（261） 通知（320）

抑郁症与表观遗传学

张志珺 张向荣 李 磊

表观遗传学的概念由Waddington在1939年提出，目前认为它主要研究不涉及DNA序列突变的可逆性、可遗传性基因功能调控［1］，这种调控主要通过DNA甲基化状态、组蛋白修饰的改变及非编码RNA的作用而实现［2］。哺乳动物的DNA甲基化主要发生在CpG二联核苷酸中胞嘧啶的第5位碳原子上，而CpG二联核苷酸在基因启动子区的CpG岛较为密集。甲基化的DNA可通过结合甲基胞嘧啶结合蛋白(methyl CpG binding protein 2，MeCP2）改变染色质结构并募集转录抑制因子导致基因表达沉默［3］。组蛋白是构成染色质的关键性结构，通过翻译后修饰途径可对其进行甲基化、乙酰化、磷酸化或泛素化等修饰，染色质中各种组蛋白修饰方式共同构成了“组蛋白密码”，它们的综合作用决定了染色质的转录活性［4］。各种表观遗传学机制通过控制基因表达的时空特异性精确地调控基因组的功能。

抑郁症的病因学研究由来已久，目前仍无法确切阐述其病理生理学机制，主流观点认为该疾病是遗传和环境因素相互作用的结果。然而，后两者之间的相互作用机制目前尚不得而知。表观遗传学机制的引入在一定程度上拓展了抑郁症病因学研究者的视野，提供了一种解释环境因素影响基因表达的可能机制。因此，有学者提出了抑郁症的环境-表观遗传学-遗传学致病模型(图1）［5］。

图1 抑郁症（MDD）发病机制中的遗传、环境及表观遗传因素间的相互作用

1 环境、生活事件与表观遗传学

有研究表明，同卵双生子的抑郁症发病存在不均等性［6］，发病的不均等是由于非共享环境所致，同卵双生子间基因组DNA甲基化及组蛋白乙酰化水平的差异在出生时并不显著，但随着年龄增长可逐渐增大［7］。与精神分裂症、抑郁症相关的特定基因，如多巴胺受体D2(DRD2）基因［8］以及儿茶酚胺氧位甲基转移酶(COMT）基因［9］的一些特定CpG位点在同卵双生子同样存在DNA甲基化差异，提示环境因素可能通过改变表观遗传学特征导致疾病易患性增加。

生活事件对包括抑郁症在内的精神疾病的发生意义重大，与之相关的表观遗传学研究主要来自动物实验。有学者发现母鼠对幼仔的舔舐和理毛(licking and grooming，LG）及弓背看护行为(arched -back nursing，ABN）与幼仔海马区糖皮质激素受体(glucocorticoid receptor，GR）17基因启动子DNA甲基化及组蛋白乙酰化水平正相关，这些表观遗传学改变在幼鼠成年后仍维持稳定，且可被交换抚养所逆转［10］。而将成年大鼠反复置于恐惧环境能使其海马区脑源性神经营养因子(BDNF）基因DNA甲基化水平升高及该基因表达减少［11］。

另一项研究发现，早期受虐可导致大鼠成年后前额区BDNF基因启动子区持续的DNA甲基化、基因表达以及大鼠行为的改变，且这种表观遗传学和行为学改变可传递给子代［12］。该发现一方面提示了生活事件可能通过表观遗传学途径改变动物的表型，另一方面，人们既往认为的某些具有遗传倾向的表型可能并不涉及基因型的改变，而与可遗传的表观遗传学特征相关。

2 基因多态性与表观遗传学

基因印记是指自父方和母方的同源染色体上的等位基因有一个被完全甲基化而导致仅有一个等位基因表达［13］。X染色体失活是指女性的两条X染色体之一DNA发生甲基化使该染色体上的基因表达失活［14］。这两种经典的表观遗传学现象说明在同源染色体的等位基因的DNA甲基化水平并不均等。有研究发现，这种等位基因特异的DNA甲基化(allele-specific DNA methylation，ASM）在常染色体上的非印记基因同样存在［15］，而且ASM现象在基因组范围内广泛存在［16］。

目前已有研究表明基因多态性与表观遗传学之间的可能存在关联。尸检研究发现，COMT基因Val158Met(rs165688）多态性中，Val纯合子患者的COMT启动子区某些CpG位点甲基化水平明显低于Met纯合子，而不同基因型COMT的基因表达水平也有显著性差异［17］。有人通过体外实验发现人氯化钾协同转运体3(potassium-chloride co-transporter 3，KCC3）基因的两个单核苷酸多态性(SNP）32418760G/A和32416574 G/A的G等位基因导致了额外的CpG位点产生，且这些位点的甲基化水平改变能够影响基因的表达［18］，而KCC3基因被认为是包括抑郁症在内的多种精神疾病遗传学研究的一个有价值的候选基因。5-羟色胺受体2A基因(HTR2A）是另一个对多种精神疾病具有重要意义的基因，它的C等位基因(102 T/C多态性，rs6313）和G等位基因(-1438A/G多态性，rs6311）产生了额外的甲基化的CpG位点，但这种表观遗传学的改变对于基因的表达却没有影响［19］。上述证据表明，基因型可能导致基因的DNA甲基化水平等的改变，但并非所有这种表观遗传学改变都对基因的表达有影响。

3 表观遗传学相关的动物模型与病例研究

单次固定应激(single immobilization stress，SIS）模型大鼠海马区BDNF基因启动子I、IV的组蛋白乙酰化水平和其相应的mRNA剪接变异体水平均显著降低［20］。有研究发现慢性社会挫败应激模型小鼠海马区BDNFⅢ和BDNFⅣ的mRNA持续性低表达，而其相应启动子区的组蛋白H3K27二甲基化(一种抑制性修饰）表达增高，且这种改变不能被丙咪嗪治疗所逆转［21］。鉴于急性及慢性应激因素与抑郁症的发病具有极大的相关性［22］，这些动物模型的研究为抑郁症发病中可能包含的表观遗传学机制提供了更加直接的证据。

老年抑郁症患者体内的同型半胱氨酸较正常人群升高［23］，同型半胱氨酸与体内的甲基代谢有关，且研究证据表明它可以影响基因组及特定基因的DNA甲基化［24］。由此，有学者认为抑郁症患者血中高同型半胱氨酸水平可能与DNA甲基化的改变相关［25］。

自杀行为是抑郁症最严重的后果之一，自杀者尸脑研究有力支持抑郁症中枢神经系统存在表观遗传学变化。自杀者前额及海马区酪氨酸激酶B (TrkB）基因及γ-氨基丁酸受体(GABAR）α1基因启动子区DNA甲基化水平较无自杀行为者升高，且这种表观遗传学改变可影响基因表达［26］。

单胺递质系统失衡是抑郁症发病的重要假说之一。与该系统相关的COMT基因以及5-羟色胺转运体(5HTT）基因的启动子区DNA甲基化水平变化可导致相应基因表达的改变［27］，而5HTT的基因多态性也可以影响基因表达，因此，有必要探讨基因型和表观遗传特征之间的相互关系在抑郁症发生中的作用。

4 抗抑郁治疗与表观遗传学机制

多项双盲研究发现，应用S-腺苷甲硫氨酸(S-adenosyl-L-methionine，SAM）可产生抗抑郁作用，许多患者在应用SAM后4～7 d抑郁核心症状(抑郁情绪、兴趣缺失、自罪感、自杀倾向及精神运动性迟缓）即得到显著改善［28］，SAM是DNA甲基化时的甲基供体，所以其抗抑郁作用可能与体内的DNA甲基化改变有关。动物实验则发现注射SAM前体左旋甲硫氨酸可逆转由低LG/ABN行为导致的子鼠GR17启动子区DNA甲基化水平减低［29］。而非选择性组蛋白去乙酰化酶抑制剂丁酸钠对小鼠具有抗抑郁样作用，且能够协同增加氟西汀的抗抑郁作用［30］。上述证据提示改变体内的表观遗传学特征可产生抗抑郁样行为。

一般认为抗抑郁剂的主要药理学机制是调节单胺类神经递质系统，目前越来越多的表观遗传学研究的证据对抗抑郁剂药理机制做出了新的诠释。长期用米帕明干预慢性社会应激模型小鼠可导致海马区BDNFⅢ及BDNFⅣ启动子的组蛋白H3被选择性地过度乙酰化，同时组蛋白去乙酰化酶表达减少，而组蛋白去乙酰化酶的过度表达可以抑制米帕明的作用［21］。有研究发现长期给予选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs）氟西汀可导致长期暴露于甲基汞小鼠的海马区BDNF基因启动子Ⅳ组蛋白H3的乙酰化上调并伴随抑郁样行为的改善［31］。上述研究提示组蛋白修饰的改变可能是抗抑郁药物发挥药理学作用的重要机制。

电抽搐是治疗抑郁症行之有效的方法之一，对于存在木僵、严重的精神病性症状及自杀倾向的患者，更是作为首选。该治疗措施同样伴随着表观遗传特征的改变。动物实验表明急性及慢性电抽搐处理可导致大鼠海马区的cAMP应答元件结合蛋白(CREB）、c-FOS及BDNF基因启动子区组蛋白修饰的变化，且急性和慢性处理引起的组蛋白修饰改变也明显不同［32］，这在一定程度上为上述提及的“组蛋白密码”提供了证据。

不断积累的证据显示很多能够引起DNA甲基化及组蛋白修饰的物质可以产生抗抑郁作用，而电抽搐及多种抗抑郁药物也可导致体内特定基因的表观遗传特征改变，因此表观遗传学机制是研究抗抑郁治疗有潜力的重要方向。

5 挑战和机遇

作为精神医学中一个崭新的研究领域，表观遗传学研究仍面临诸多的挑战。

首先，CpG岛在哺乳动物的基因启动子区广泛存在，CpG岛DNA甲基化状态改变特定基因表达近年来频见报道，但并非所有CpG岛甲基化均对其所在基因表达具有影响。抑郁症患者脑尸检研究发现，与对照组相比，患者大部分脑区QKI(quaking homolog，KH domain RNA binding protein）基因表达下调，生物信息学方法证实该基因启动子区存在CpG富集区，但这些CpG位点对于基因表达却无影响［33］。Beck等［34］早在1999年提出应该对整个基因组CpG位点的甲基化状态进行扫描；目前旨在绘制组织特异的人类基因组DNA甲基化图谱的人类表观基因组计划(human epigenome project，HEP）已经启动，现已完成了主要组织相容性复合体和第6、20、22染色体的表观基因组图［35］，正如人类基因组计划极大促进了遗传学进展，预期HEP也将对表观遗传学研究产生重大影响。

其次，表观遗传学存在较明显的组织特异性。抑郁症的病理生理改变主要发生在中枢神经系统，临床研究无法直接获得脑组织进行表观遗传学检测，而尸检研究尽管能够获得脑组织直接检测其DNA甲基化及组蛋白修饰改变，但无法进行动态观察，限制了抑郁症表观遗传学的深入研究。有学者提出可采用外周血有核细胞检测抑郁症表观遗传学特征［5］，外周血标本容易获得且适合用于随访研究，但其表观遗传学特征改变与中枢神经系统有何联系目前尚不清楚。

最后，检测技术的局限性仍是表观遗传学研究的重要制约条件。DNA甲基化首先利用亚硫酸氢盐将CpG岛中非甲基化胞嘧啶转化为尿嘧啶，其后可选择甲基化特异性聚合酶链反应(MSP）、甲基化特异性单核苷酸引物延伸(methylation-sensitive single nucleotide primer extension，MS-SNuPE）或者克隆测序(cloning and sequencing）等技术进行检测。目前的金标准是克隆测序，该技术能够获得目标DNA片段内每一个CpG位点的甲基化水平，但操作繁琐，费时费力，不适合大样本研究。最近发展的焦磷酸测序技术是一种高通量的检测方法，避免了克隆和多次测序过程，能够获得较全面的DNA甲基化信息，但是该技术序列分析长度有限(＜300 bp），要求已知目的DNA片段序列，且成本高昂，尚期待技术优化和费用普及。

抑郁症是复杂的基因与环境相互作用导致的精神障碍。近年来研究表明，表观遗传学可能涉及到抑郁症从病因学到抗抑郁治疗机制的诸多方面，这些发现一方面提示环境因素可能在DNA及染色体修饰层面参与疾病病理过程，另一方面揭示了不同基因型与表观遗传修饰的交互作用也可能影响疾病易患性，相关研究有可能为抑郁症更好的临床防治提供证据与新思路。

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(本文编辑：张红霞）

第二届全国焦虑障碍学术会议纪要

第二届全国焦虑障碍学术会议于2010年8月6—8日在历史悠久的古城西安胜利召开。来自全国各地的精神医学专家、精神专科医院和综合性医院的临床医师及媒体等400余人参加了本次会议。本届会议的口号是“关注焦虑让生活更美好”，旨在提高和推动焦虑障碍在我国的识别、诊断、治疗和研究，提高国内医生对焦虑障碍的认识，加强对疾病的诊治水平，使焦虑障碍的临床和研究上升到一个新台阶。

大会由中华医学会精神病学分会主办，焦虑障碍协作组和精神创伤防治协作组承办，葛兰素史克(中国）投资有限公司协办的，是中国仅有的以焦虑障碍为主题的大型学术交流会议。

大会组委会主席张明园教授说，本次会议的重头戏是主题报告，也是大会的重要组成部分。组委会邀请到众多国内外从事焦虑障碍研究的著名专家教授，对焦虑障碍的现状及研究近况进行主题报告。

来自南非开普敦大学的世界著名精神病学专家Dan J. Stein教授从现象学、病因学、药物治疗以及心理治疗等4个方面对强迫障碍的研究现况和最新进展做了精辟的阐述。提出今后的研究应更多地关注强迫障碍亚型、强迫谱系障碍以及与其他焦虑障碍亚型之间的关系，进一步理解和认识这些关系以及重视对神经遗传学、神经影像学和药物治疗学等方面的研究，有助于发现更多未知领域并进行更好地整合。

四川大学华西医院心理卫生中心孙学礼教授领衔的四川17家精神卫生机构，在2008年对都江堰、北川、青川等“5.12”地震受灾极重地区的20万人口，进行PTSD时点患病率调查，结果发现PTSD的总患病率为1.86%。汶川地震后PTSD的发生率低于国内外研究，孙教授对此进行了分析研究，强调预防PTSD的发生和治疗PTSD，关注心理和个体的社会支持系统(如五级心理卫生服务体系）非常重要。同时具体谈到了对汶川地震后PTSD治疗的切身体会，他认为在心理治疗方面，群体治疗重于个体治疗，协助群体恢复正常的生活模式胜过“标准化”的干预方法。

来自瑞典斯德哥尔摩大学卡罗林斯卡研究所的Christer Allgulander教授，从病因学、症状学、诊断学以及治疗学方面，对社交焦虑障碍的研究进展做了介绍。流行病学研究显示社交焦虑障碍的年患病率为7%～8%。尽管该障碍在社区人群中是一种常见的焦虑障碍亚型，然而多数不易被临床医生识别，并得不到及时有效的治疗。影响社交焦虑障碍预后的因素很多，包括治疗的动机和是否共病其他精神障碍。社交焦虑障碍的确切病因尚未阐明。一些研究指出社交焦虑障碍具有家族遗传性，发现社交焦虑患者的单卵或双卵双生子以及一级亲属的同病率较高。社交焦虑障碍的治疗方法主要包括患者的健康教育、药物治疗以及心理治疗。Allgulander教授最后指出，杏仁核在社交焦虑障碍中的作用的研究，将来可能会有助于对早期患者进行识别，是今后的研究热点方向之一。

来自北京大学精神卫生研究所的周东丰教授对恐惧和忧虑表现的大脑环路和神经递质改变作了基础性研究介绍。周教授最后总结到，焦虑形成是体质因素和环境因素共同作用的结果，而参与焦虑的外表型——恐惧和忧虑的形成分别在大脑有两个环路，即杏仁核环路与恐惧有关，皮层-纹状体-丘脑-皮层环路与忧虑有关，体内激素皮质醇和5-羟色胺(5-HT）、去甲肾上腺素(NE）、γ-氨基丁酸(GABA）等神经递质也参与焦虑机制并损害大脑功能，遗传多态性造成个体对应激的反应强度各有不同，而成长经历导致个体对应激反应的差异，如幼年强烈应激导致对新应激过度反应是焦虑危险因素，而幼年轻度多次应激是焦虑保护因素，以上基础研究对临床实践有一定的指导和借鉴作用。

此外，上海同济大学附属同济医院的吴文源教授和中南大学精神卫生研究所的李凌江教授分别对目前已出版的《中国焦虑障碍防治指南》和《中国创伤后应激障碍防治指南》作了较为详细的解读，这是我国首次有了自己的焦虑障碍方面的诊治指南。

为了鼓励焦虑障碍的相关研究，本次会议评选出16篇优秀论文，并对获奖者进行了表彰和奖励。

季建林

2010-07-25）

东南大学附属中大医院神经精神医学科，东南大学神经精神医学研究所 210009。电子信箱zhijunzhang838@yahoo.com.cn