慢性失眠患者血液生物学标志物的研究进展

李莹雪 陈贵海

失眠是最常见的睡眠障碍，但其治愈困难，尤其是慢性失眠(chronic insomnia，CI)。目前对CI的诊断主要基于主观症状，故不能排除共病性失眠或其他疾病伴随的失眠症状。多导睡眠监测虽是失眠诊断的金标准，但结果多与患者主观睡眠时间不符、费用高且操作复杂。研究表明，失眠可引起机体多种生物学改变，如血液、电生理等。鉴于血液标本采集的简便、易行性，血液生物学标志更易用于临床，尤其是基层医院。研究提示，CI患者神经-内分泌-免疫系统的血清相关标志物均有不同程度改变，炎性反应过度激活在病情发展中起重要的作用[1-3]。这些可以影响到患者的日间功能，如认知、情感以及社交行为。本文就CI患者血清相关标志物的研究进展进行讨论，期望对临床能有所帮助。

1 免疫系统标志物

1.1免疫细胞睡眠和免疫系统存在相互作用。实际上，免疫功能随睡眠-觉醒周期而变化，如免疫细胞的昼夜节律性变化。生理情况下外周血白细胞总数在傍晚最高，清晨最低；自然杀伤(natural killer，NK)细胞数中午最高，夜间最低；单核细胞、T细胞和B细胞在前半夜最高，白天最低[4]。

短期睡眠丧失如睡眠剥夺(sleep deprivation，SD)具有免疫刺激作用。作为一种急性应激，SD可致交感神经兴奋性增加，血液中肾上腺素升高，进而增加免疫细胞(如嗜中性粒细胞、巨噬细胞、NK细胞)数量。研究表明，健康成人经部分性SD后，血液单核和NK细胞数均增加[4]。这种改变经恢复性睡眠后恢复。睡眠丧失还可改变免疫系统的昼夜节律性。例如，健康成人经24 h完全性SD后，外周血单核细胞、T细胞、B细胞的高峰时相延迟(相对正常睡眠组晚3～6 h)。NK细胞的昼夜节律幅度变低，其数量在SD的当晚较正常睡眠组增加。

CI作为一种慢性应激，可激活下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamic-pituitary-adrenal，HPA)轴，使皮质醇水平增高，最终导致免疫功能的紊乱[5]。其结果是细胞免疫减弱(血中淋巴细胞、白细胞、单核细胞及NK细胞数目减少)，而体液免疫增强，如白细胞介素(interleukin，IL)、肿瘤坏死因子(tumor necrosis factors，TNF)等水平升高。研究显示，CI患者外周血淋巴细胞总数减少，主要表现为CD3+、CD4+、CD8+淋巴细胞减少[6]。

遗憾的是，目前对CI患者免疫细胞的研究尚较少。这些研究仅一次采血，样本量均较小，未能观察CI患者免疫细胞的昼夜节律性及免疫活性。

1.2细胞因子CI患者免疫细胞的改变必然伴随细胞因子的改变。目前已知细胞因子参与了睡眠的调节。生理条件下，促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6、IL-8和TNF-α)延长睡眠，而抑炎细胞因子(如IL-4、IL-10)抑制自发睡眠。此外，血清IL、TNF的分泌与睡眠-觉醒过程有相同的节律性。大脑中IL、TNF含量升高时，可明显延长机体非快速眼球运动期(non-rapid eyes movement，NREM)睡眠时间。抑制IL和TNF的分泌后，NREM睡眠时间减少。IL可通过刺激下丘脑、海马中5-羟色胺(serotonin，5-HT)和多巴胺的分泌，从而达到调节睡眠的作用。

有趣的是，研究发现CI患者血清促炎细胞因子(如IL-1β、IL-6、TNF-α)升高。这与根据生理情况预测的结果正好相反。此外，CI患者血清IL-1β水平与失眠的严重程度成正相关，而非与睡眠质量正相关。

IL-6和TNF-α是在失眠患者中研究较多的细胞因子。研究显示CI患者白天的血浆IL-6、TNF-α水平升高。这种升高与前一晚睡眠质量成负相关。当患者睡眠质量改善后，血清IL-6、TNF-α水平显著下降。目前仅一项小样本研究探讨了CI患者血清TNF-β水平，结果也是显著升高的[3]。此外，失眠患者IL-6和TNF-α分泌的昼夜节律也发生改变。CI患者白天的血清IL-6峰值水平显著高于健康对照人群。同时，血清TNF-α水平每隔4 h出现一次峰值的节律性比健康对照人群更加明确[5]。

失眠对细胞因子的调节主要依赖自主神经系统和HPA轴。目前认为失眠患者的过度唤醒机制可导致交感神经的激活增强，神经激素(如精氨酸加压素)、神经递质(如神经肽Y、血管活性肠肽)增多，进而导致促炎细胞因子分泌增多。

CI与细胞因子关系密切，但细胞因子水平的变化涉及包括神经系统在内的复杂的变化，与失眠具体机制间的关系尚不明确，仍需进一步的研究探讨。

2 腺苷系统标志物

腺苷可能是联系免疫功能与睡眠的桥梁。生理情况下，腺苷在调节免疫功能方面发挥重要作用。例如，它能抑制促炎细胞因子的产生，促进免疫细胞的抗炎作用。

作为一种内生性促眠分子，腺苷主要通过抑制兴奋性神经元和激活促眠神经元发挥促睡眠作用。研究发现，腺苷抑制下丘脑组胺能神经元的神经传递，延长大鼠NREM睡眠。在腹外侧视前区，腺苷激活γ-氨基丁酸神经元，促进大鼠入睡。腺苷还可通过腺苷受体(A1、A2A受体)调节睡眠。例如，在脑室内注入腺苷A2A受体兴奋剂，能够延长NREM睡眠[7]。在睡眠剥夺6 h的大鼠双侧下丘脑外侧区注射A1受体拮抗剂后，恢复性睡眠期慢波睡眠活动的增加消失[8]。腺苷可经腺苷脱氨酶代谢为肌酐。人类腺苷脱氨酶具有基因多态性，使个体间脑内腺苷水平出现差异，进而导致个体间慢波睡眠的持续时间和强度的不同。研究表明，因基因改变致腺苷脱氨酶功能减弱的个体(脑内腺苷水平增加)可出现睡眠增多[9]。

令人惊讶的是，CI患者基底前脑(主要为胆碱能神经元，对大脑皮质是兴奋性投射)腺苷水平升高。这与依据生理情况推测的结果相悖。可能是由于长时间的觉醒导致基底前脑局部胆碱能消耗，从而增加了胞外腺苷浓度。而CI患者腺苷受体减少和/或敏感性下降，导致腺苷不能向基底前脑的觉醒激活神经元施加一个稳定的抑制性驱动，这可能是腺苷系统导致失眠的真正原因。遗憾的是，目前对CI患者腺苷系统的研究极少。本课题组研究发现(结果待出版)CI患者用高效液相质谱色谱仪检测的血清腺苷浓度较对照组显著降低。因此，未来尚需要大量研究来探索CI患者腺苷系统(腺苷及其生成和降解酶、腺苷受体)的改变。

3 内分泌系统标志物

目前已知过度唤醒机制在失眠的发病机制中发挥重要作用。HPA轴活动是应激反应最重要的调节机制，也是衡量失眠患者过度觉醒最可靠的指标。

既往认为，HPA轴对睡眠的影响主要依赖于皮质醇。事实上，失眠者血清皮质醇升高并非失眠的最初原因，而是促肾上腺皮质激素释放激素(corticotrophin-releasing hormone，CRH)升高的结果。HPA轴对睡眠的影响主要取决于CRH。CRH主要通过激活唤醒系统(脑桥去甲肾上腺素能神经元和下丘脑食欲素神经元)抑制睡眠[10]。生理情况下，皮质醇水平的升高通过激活海马盐皮质激素受体而负反馈调节抑制CRH分泌。因为外源性注入小剂量皮质醇可因抑制CRH分泌而增加深睡眠。然而在应激(如CI)情况下，这种负反馈调节失效。取而代之的是，CI患者升高的皮质醇与杏仁核和海马的糖皮质激素受体结合而刺激CRH分泌(正反馈调节)，结果是失眠更加严重。也有研究发现，转基因过表达CRH的大鼠表现为NREM睡眠比例减少，觉醒时间和REM睡眠比例增加。此外，注射CRH至侧脑室可致大鼠NREM和REM睡眠均减少。CI患者夜间皮质醇水平显著升高。夜间的皮质醇水平与觉醒次数、客观失眠严重程度正相关。

本课题组研究显示，CI患者HPA轴的明显亢进，表现为清晨CRH和皮质醇升高(几乎是对照组的2倍)，但促肾上腺皮质激素水平与对照组差异无统计学意义[2]。实际上，CI患者HPA轴亢进的程度甚至高于抑郁症共病失眠的患者。同时，CI患者还被观察到存在下丘脑-垂体-甲状腺轴(hypothalamus-pituitary-thyroid，HPT)/下丘脑-垂体-性腺轴(hypothalamus-pituitary-gonadal，HPG)的紊乱，且失眠越严重，HPT/HPG轴紊乱越明显。

4 神经系统标志物

4.1神经损伤标志物大量证据表明，CI患者均涉及一些功能损害(如疲劳、情绪改变和认知损害)，且这些功能(尤其是记忆)损害并不随失眠症状的治愈而消失。这些均提示CI的功能损害可能是由失眠所致的脑损伤导致，而并非失眠本身的结果。在影像学上，CI患者存在局部(主要是认知相关)脑区体积的改变，表现为前额叶皮质、海马体积缩小，前扣带回体积增加。Zhang等[1]的研究首次发现了CI患者存在大脑微结构损伤，表现为血清神经元烯醇化酶(神经元受损标志物)、神经丝蛋白(神经末梢受损标志物)和S100钙结合蛋白B(S100 calcium binding protein B，S100B，星形胶质细胞受损标志物)水平升高，并与患者的失眠症状及功能障碍程度相关。有趣的是，患者经有效治疗(6个月)使失眠症状改善后，仅血清神经元烯醇化酶水平恢复至正常水平，而神经丝蛋白和S100B水平依然高于对照组，尤其是S100B水平在治疗前后几乎无改变。这些提示CI患者存在神经-胶质细胞的微结构损害，推测胶质细胞病理学改变可能在失眠的前驱期即已存在，且贯穿于整个病程，即便失眠得到有效控制病理变化也很少改变。这也许便是为何治愈CI如此困难的原因之一。

4.2神经营养因子研究表明，由星型胶质细胞分泌的脑源性神经营养因子(brain derived neurotrophic factor，BDNF)在睡眠的调节中具有重要作用，如增加睡眠慢波活动。血清BDNF浓度与N3和REM睡眠百分比成正相关。BDNF可直接影响啮齿类动物慢波睡眠和/或REM睡眠。例如，增加大鼠清醒期脑室内BDNF水平将增加随后睡眠中的慢波活动，对兔则增加REM睡眠。反之，特异性剥夺REM睡眠可抑制大鼠脑内BDNF的表达[11]。

BDNF的促睡眠效应可能涉及5-HT(在调节睡眠-觉醒周期中具有重要作用的神经递质)的作用。生理情况下，5-HT可刺激BDNF产生，反之，BDNF可增加5-HT的信号转导。健康成人血清BDNF分泌具有与皮质醇分泌相似的昼夜节律性，即清晨较高，夜晚较低。

研究发现，失眠患者(可能共病不宁腿综合征/周期性腿动)血清BDNF水平较健康对照组显著降低[12]。一项执行更严格CI患者(n=58)入组标准的研究也得到类似结果。失眠患者血清BDNF水平与应激-BDNF分泌曲线模型一致，即急性应激(如SD)导致BDNF水平升高，而慢性应激(如CI)导致BDNF水平降低[13]。CI患者血清BDNF水平降低重要原因之一也许是慢波睡眠和REM睡眠减少所致(与现有一些荟萃分析的结果相一致)。此外，CI患者血清BDNF水平降低还可能涉及的机制是：CI导致机体慢性应激，持续性HPA轴功能亢进，通过一系列途径使BDNF基因的转录减少，最终引起BDNF水平下降。

综上可见，失眠对神经系统具有过度激活作用，进而造成神经系统损害，包括神经元和胶质细胞结构和功能性损害、自主神经系统功能失调，可导致神经-内分泌(HPA/HPT轴)和免疫系统(细胞免疫减弱、体液免疫增强)功能紊乱。反之，紊乱的免疫功能(细胞因子)与内分泌系统(HPA/HPT轴)功能可直接或/和间接影响睡眠质量(数量和结构)。然而，失眠本身是CI患者神经-内分泌-免疫系统交互作用的动因。目前可以明确的是CI患者血清IL-1β、IL-6、TNF-α、CRH、皮质醇浓度明显升高，而血清BDNF浓度明显降低，但是，可以明确诊断CI血清学标志物仍未发现。今后仍需进一步研究探讨血清学标志物对CI的诊断价值。