生物标志物BDNF、MDA和CORT用于冰毒成瘾康复评估的研究基础和存在的问题

宋健文，谭晓辉，刘斌*

（1.广东司法警官职业学院，广州，510520；2.南方医科大学法医学院，广州，510515；）

冰毒，也称为甲基苯丙胺，是一种具有极强烈的精神兴奋及致幻作用、成瘾潜力高的新型毒品，成瘾后主要表现为对毒品长期依赖和戒断后的反复复吸，引发严重的社会问题及公共卫生问题。《2018年中国毒品形势报告》指出冰毒已成为我国滥用的“头号毒品”，冰毒成瘾问题引起社会的广泛关注。众所周知，毒品成瘾是一种慢性复发性脑科疾病，但目前临床上并无可靠的症状或体征评估冰毒成瘾病情或者康复情况，《强制隔离戒毒诊断评估办法》（下称《办法》）及细则中也缺乏优质的特异性医学指标，迫切需要寻找一种更加有效且便捷的成瘾康复评估的方法。在临床上，某些疾病也会因缺乏特殊的症状、体征等临床表现而难以判定疾病的严重程度及预后，需要借助实验室检查疾病相关的生物学指标以辅助诊断，如通过检测血清“乙肝两对半”和肝酶诊断乙型肝炎和评估康复情况、通过测量血液中白细胞数量判断是否存在感染。类似用于辅助诊断的生物学指标被业界称为生物标志物。

生物标志物是一种能够被检验并评价正常生理过程、病理过程或对药物干预反应的客观指标，也是生物体受到损害时的重要预警指示物，涉及细胞内分子结构及功能的变化，生化代谢过程与生理活动的异常表现，甚至是个体、群体或整个生态系统的异常改变等。生物标志物分析是一种有前景的技术，将极大的促进新型诊断和预测工具的发展，有助于追踪疾病的变化[1]。近年来，随着基因、蛋白和代谢等一系列组学技术的出现，对生物标志物的研究发展较快，越来越多优质的生物标志物被应用在临床上，且在临床上被证实有重要的应用价值。当前，生物标志物在冰毒成瘾的诊断与康复评估等方面临床应用的研究也逐渐丰富，部分生物标志物更是当前研究的热点，研究基础较好，具备戒毒实践应用的条件，可考虑为冰毒成瘾康复评估提供科学客观的工具，为《方法》提供优质的指标。通过对近年来国内外权威文献的调查，笔者从中筛选三个被临床验证、可以量化的、特异性和敏感性较好的冰毒成瘾生物标志物并分别进行介绍。

一、脑源性神经营养因子（BDNF）

BDNF是1982年由德国生物学家Barde等研究人员首次在猪脑中发现的一种碱性蛋白质，前体有247个氨基酸残基，经翻译后加工形成了119个残基，相对分子量为12 300。BDNF主要由脑组织合成，主要分布于中枢神经系统中，但研究发现周围神经系统也有BDNF的合成。BDNF属于神经营养因子家族的重要成员，是人体内含量最丰富的神经营养因子，可通过其高亲和力受体trkB和低亲和力受体p75NTR发挥生物活性，促进神经元的存活，尤其对多巴胺能神经元有很强的营养和保护作用，在神经元的维持、保持突触完整性和可塑性中也起着重要作用。

研究表明，冰毒可增加大脑各个脑区BDNF的表达水平[2-3]。BDNF可在人体的血清被检测得到，与健康人员相比，冰毒成瘾人员戒断时血清BDNF水平显著升高[4]。即使是戒断30天后，依然可以发现成瘾者血清BDNF水平呈升高的状态[5]。这些研究表明冰毒毒性作用、成瘾与BDNF水平密切相关，但两者之间的机制还未完全明确。研究表明，冰毒进入人体后，通过作用于中脑边缘多巴胺能神经系统产生奖赏效应，正常生理条件下，多巴胺（DA）稳定存在于突触囊泡中，滥用冰毒能快速进入大脑的单胺能神经末梢的囊泡中，通过伪递的作用，与多巴胺转运体（DAT）结合，促进DA大量释放进入末梢胞质及突触间隙，同时冰毒还导致酪氨酸活力下降，再摄取位点密度下降，使囊泡内DA耗竭，最终产生神经毒性[6]。中脑-边缘多巴胺系统是药物依赖产生的最主要神经解剖基础，吸毒成瘾以神经系统损害最为严重，冰毒长期滥用可导致最具特征的神经系统对抗性适应性变化，还可引起突触可塑性的改变[7]。研究发现在动物伏隔核内注入BDNF可以减少冰毒诱导的DA的释放和DA相关的异常行为[8]。动物实验表明纹状体BDNF水平的改变可以减轻冰毒诱导的神经毒性[9]，而且体外实验还证实BDNF呈剂量依赖性阻断冰毒诱导的神经元死亡[10]。此外，研究表明BDNF被证实是反映神经细胞可塑性变化的潜在指标。综合上述，BDNF可能通过结合受体trkB增强神经元的存活、分化和可塑性，影响成瘾的进展。另外，BDNF可调节DA和5-羟色胺的水平，保护DA能神经元的生存，通过影响神经递质的合成、代谢以及释放而对冰毒神经毒性产生保护性作用。

近年来，对冰毒成瘾人员体内BDNF水平的临床研究越来越多。临床前模型证实外周血清BDNF和中枢BDNF水平直接相关，特别是大脑皮质区[11]，Klein AB等直接指出血液BDNF水平可以反映中枢神经系统BDNF浓度[12]，这一观点也被Wenwei Ren等[5，13]在后期的临床试验中所证实。蒋贤飞等[4]以233例冰毒滥用者为研究对象，以110 例健康体检者为对照，采用ELISA法检测血清BDNF水平，结果发现冰毒成瘾组平均BDNF浓度为（205.81±75.36）pg/ml，明显高于对照组（95.04±31.63）pg/ml。Otsuki K等[14]发现BDNF可以在淋巴细胞中表达，通过PCR分析技术跟踪血液BDNF表达水平呈时间依赖性变化。Ki mDJ等[5]发现冰毒滥用者血浆中BDNF浓度较对照组明显升高（2 536.3vs1 352.6 pg/ml)，即使戒断30天或更多天后血浆BDNF浓度仍然处于高水平。Craig Hilbur等[15]发现15名冰毒成瘾者血清中BDNF平均值为3 779.39pg/ml，高于酒精和可卡因成瘾者水平，且发现血清中BDNF水平与精神兴奋剂戒断天数之间存在显著的负相关关系，即随着戒断天数的延长，BNDF浓度呈下降趋势。陶静琰等[16]共收集179例冰毒成瘾者及462例正常对照者血液，检测血清BDNF发现冰毒成瘾者急性戒断期血清BDNF（1 460.28±490.69）pg/ml，亚急性戒断期血清BDNF （1 363.70±580.59）pg/ml，均显著高于正常对照者(1 225.49±361.42)pg/ml，但亚急性戒断期血清BDNF浓度显著低于急性戒断期，说明冰毒成瘾者血清BDNF在戒断的第1个月内明显增高，并随着戒断时间的延长呈下降趋势。Wenwei Ren等[13]共招募179例冰毒成瘾者及90例正常对照者，使用ELISA法检测血清BDNF水平发现冰毒成瘾者基础BDNF 浓度明显高于对照组 [（1 460.28±490.69）vs（1 241.27±335.52）pg/ml]，1个月后复查成瘾组其中的40例，发现其平均BDNF水平明显低于基础浓度[（1 363.70±580.59）vs（1 621.41±591.07）pg/ml]，且和对照组没有显著差别。此外，该研究发现血液中BDNF水平与冰毒成瘾人员的受教育程度、BMI、平均每日吸食量、最大每日吸食量、第一次吸毒的年龄、吸毒持续时间、戒断症状、渴求以及性别等均无相关关系[13]。前述研究表明，BDNF是多巴胺能神经元损害的保护性因子，可对抗冰毒引起神经损害，冰毒神经损害越严重，其表达也就越多，在血液中水平越高，各项临床试验均表明在冰毒成瘾者血液中BDNF水平显著高于正常人群，提示戒断开始时能检测到其明显升高，即使戒断后仍然升高，但随着戒断时间的延长，呈现下降趋势，说明冰毒成瘾者存在神经损害，戒断本身是一种措施，可以在一定程度上缓解神经损害，随着戒断时间的延续，神经损害缓解不断好转和康复，如采取干预措施促进戒毒康复，可能会使BDNF水平下降趋势更快，进而可反映戒毒干预措施的有效性。

综合上述，冰毒成瘾BDNF的动物和临床研究基础成熟且已被验证，敏感性、特异性较好，指示性较强，受到其他因素的协变量影响较少，且在戒断后呈时间依赖性变化，因此，笔者和其他研究人员一样[13,17-18]，认为BDNF可以作为冰毒成瘾的生物标志物，可以发展成为冰毒成瘾人员戒毒康复的评估工具。

二、丙二醛（MDA）

众所周知，MDA是机体内的氧自由基攻击生物膜中不饱和脂肪酸形成的脂质过氧化物，可使DNA、膜蛋白、酶等发生交联反应，增加膜通透性，导致细胞膜结构、功能和代谢发生改变，从而产生细胞乃至机体的损害甚至死亡。目前，在生物学界，MDA被公认为反映体内脂质过和氧化应激最重要的生物标志物[19-20]。

在生理条件下，机体内的氧化应激和自由基的产生处于平衡状态。滥用毒品可使体内活性氧族（ROS）的产生和清除的平衡破坏，ROS（超氧化物、羟基自由基、过氧化氢等）产生过多而抗氧化物质（维生素E、谷胱甘肽、超氧化物歧化酶等）不足或者被削弱，过量的ROS可导致DNA损伤、蛋白质的变性以及脂质过氧化等，诱发氧化应激的发生。笔者既往研究[21-22]和其他学者的研究[23-24]发现冰毒可造成中枢神经系统产生大量的ROS，引起严重的氧化应激，导致神经毒性。使用抗氧化剂预处理可明显减轻氧化应激引起的神经毒性和相关的精神异常状态[21-22]。其机制可能为滥用冰毒导致囊泡外过量DA一方面通过单胺氧化酶转变为DOPAC和H2O2，另一方面DA及DOPAC通过自身氧化作用转化为O2-、6-OHDA等氧自由基，6-OHDA进一步反应产生更多的氧自由基，引起ROS大量形成。动物实验发现，冰毒诱导的大量ROS可引起脑组织脂质和蛋白的过氧化，导致脑内MDA浓度显著升高并产生脑组织损伤[25-26]，尸检发现冰毒成瘾者脑组织中MDA水平升高[27]。此外，研究表明，在人体的血液中也发现滥用冰毒者MDA水平显著性升高[19-20，28]。吸食冰毒后，除了脑组织，冰毒广泛分布于全身各个脏器，如心脏、肝脏和肾脏等，导致体内系统性多器官氧化应激损伤，引起血液MDA浓度升高[29]。有学者更是直接指出血液中MDA水平反映外周器官的氧化应激水平[20]。以上研究表明氧化应激在冰毒全身毒性机制扮演着重要的角色[21-22，30-31]。

MDA被证实为评价体内氧化应激的可靠生物标志物[28]。近年来，对于冰毒成瘾者血液中MDA水平的研究备受关注，具有临床指导意义研究有Suriyaprom等[32]发现60名冰毒成瘾者血液中平均MDA水平显著高于60名对照者（2.45vs1.41μmol/L）。SolhiHassan等[33]随机选择96名长期滥用冰毒的成瘾者，通过TBA试剂盒测量血清中MDA水平，发现成瘾组平均MDA水平明显高于正常人[（4.38±5.05）vs（1.72±2.04）mmol/L]。Khadije Najafi等[19]收集20名滥用冰毒人员和22名健康者的血清，通过HPLC方法测量MDA浓度，结果显示与健康组相比，冰毒成瘾者MDA浓度显著性升高 [（2.281 9±0.119 94）vs（5.136 7±1.067 74）μmol/L]。MELO P等[26]通过动物实验发现冰毒成瘾大鼠血浆中MDA水平显著升高，即使停止吸毒10天，仍然发现MDA水平呈持续升高的状态。Ming-Chyi Huang等[28]招募64名未经治疗的冰毒成瘾者和60名健康人员，通过TBA试剂盒检测血清MDA浓度，结果发现冰毒成瘾组MDA水平明显高于健康人群[（10.5±5.1）vs（7.8±3.3）μmol/L]，在戒断2周后MDA水平并未出现显著性下降[（9.5±4.3）μmol/L]，仍然高于对照组。当前，我国强制隔离戒毒正在开展运动戒毒的研究，Kai Zhang等[20]招募68名冰毒成瘾者和35名健康人员，68名成瘾者在戒断后再分为两组，一组接受中等程度的运动疗法，一种不接受运动疗法，然后通过ELISA试剂盒测量血清MDA水平，结果发现成瘾者基础MDA水平明显高于健康人员[（4.39±2.35）vs（7.27±4.94）nmol/ml]，戒断12周后随访非运动成瘾组和运动组血清MDA浓度仍明显升高[（13.73±6.161）vs（9.40±2.15）nmol/ml]。此外，研究表明发现血液中MDA水平与SOD活性、白蛋白呈负相关关系，但与年龄、抽烟和酒精的摄入量、冰毒平均每日吸食次数、吸毒的年龄、吸毒时间长短等因素无明显相关关系[28,32]。根据前述，MDA是氧化应激最重要的生物标志物，冰毒造成身体氧化应激损害越严重，其血液中水平越高，临床试验表明冰毒成瘾者血液中MDA水平显著高于正常人，反映在戒断开始时能检测到MDA明显升高，但随着戒断时间的延长逐渐下降，说明冰毒成瘾者存在躯体损害，戒断可以在一定程度上缓解身体损害，随着戒断时间的延续，身体损害逐步康复，MDA水平下降。研究表明运动干预下可促进戒毒康复，可能会使MDA水平下降趋势更快，因此，通过检测MDA水平客观上评价运动戒毒对躯体康复有现实的意义。

综上所述，冰毒成瘾MDA已被临床试验所验证，敏感性较和指示性较好，协变量影响较少，在戒断后呈时间依赖性变化，因此，笔者认为MDA可以作为冰毒成瘾的生物标志物，可以发展成为戒毒康复的评估工具。

三、皮质醇（CORT）

下丘脑-腺垂体-肾上腺轴（HPA轴）参与控制应激反应，并调节许多生理过程，是神经内分泌系统的重要组成部分。生理条件下，下丘脑合成并分泌促肾上腺皮质激素释放激素（CRH），CRH作用于腺垂体，促进促肾上腺皮质激素（ACTH）的释放，ACTH进而作用于肾上腺皮质，使其合成并释放糖皮质激素，即CORT。CORT是反映机体下丘脑-腺垂体-肾上腺轴（HPA轴）功能的重要指标[34-35]。

很多动物实验均表明，冰毒可激活HPA轴，使血清或唾液中 CORT水平升高[35-36]。检查51例长期吸食冰毒患者血样CORT水平，结果发现CORT水平均较正常对照组显著增高[37]。可能冰毒通过单胺能通路和肾上腺功能的作用激活HPA轴功能所致[38]。另外，King等人在冰毒滥用者的精神症状和HPA轴功能的研究中，检测了41例成瘾者和75例健康对照者在TSST应激测试前30分钟、测试当时以及测试后60分钟时的唾液CORT水平，结果发现成瘾者TSST测试当时的CORT水平升高，而测试后的水平与测试前没有差别[39]。Williams等人报道摄入冰毒同类物MDMA后，CORT 水平增加并持续至少24小时，30小时后恢复到基础水平[40]。更有研究发现在戒断期冰毒成瘾者戒断96小时后CORT水平有下降[41]。上述研究表明，虽然体内CORT具备成为冰毒成瘾评估生物标志物的潜力，但冰毒成瘾者血液、唾液中CORT时间波动性大且受到较多因素的影响，如即时压力、昼夜节律变化、运动等，只可反映急性应激状态下HPA轴活性。

研究表明，身体分泌的CORT进入血液，通过头皮毛细血管渗入毛囊，随着头发的生长，CORT在头发中留下长久的痕迹。头发皮质醇可反映较长一段时间内皮质醇暴露量的总和，不受短时间波动和生物节律的影响，因此使用头发皮质醇评测HPA轴功能的长期基础水平具有优越性。通过头发取样的皮质醇值也已被证明是有效的和可靠的[42-43]。Parrott等[44]以101例冰毒同类物成瘾者为研究对象，发现成瘾者头发中CORT水平显著高于正常人群，即使戒断3个月后，其头发CORT水平仍然高于对照组，且具有统计学意义。有研究发现毒品成瘾者头发皮质醇和尿液皮质醇之间存在正相关关系，且显著高于健康人群[45]。杨瑾[34]采集107名冰毒成瘾者毛发，通过高效液相大气压电离串联质谱法（HPLCAPCI-MS/MS）测量头发皮质醇的浓度，结果发现毒品滥用阶段的头发CORT为（9.91±5.92）pg/mg，戒断1个月（14.82±10.65）pg/mg，戒断2个月为（10.17±10.82）pg/mg，戒毒4个月内（8.37±5.47）pg/mg，经分析，不同吸戒毒状态的头发CORT水平具有统计学差异。研究人员同时进行了纵向比较，比较成瘾者在戒毒的不同阶段的头皮CORT水平的差异，由于冰毒具有兴奋神经作用，在冰毒滥用状态下成瘾者的CORT水平较高，在戒断的第1个月内，HPA轴功能处于应激反应时期，戒毒人员的CORT急剧升高，但从第2个月开始，成瘾者逐渐适应脱毒后的状态，头发CORT水平开始下降，随着戒断时间的延长，头发CORT水平会进行性下降，直至戒断后的第6个月内，头发CORT水平明显低于冰毒滥用状态下水平（5.80±2.76）pg/mg，说明冰毒成瘾者毛发CORT的变化随机体恢复情况而变化。根据前述，冰毒造成毛发CORT升高，其毛发水平越高，反应其身体慢性中毒越重，故成瘾者毛发CORT升高，在戒断开始时能检测到其明显升高，戒断本身可上缓解身体损害，随着脱毒时间的延长，身体逐步康复，头发CORT水平不断下降。如采取干预措施促进戒毒康复，可能会使CORT水平下降加快，进而可反映干预措施对戒毒康复的积极意义。

综合上述，毛发CORT可用于评估冰毒成瘾者的滥用戒断状态，且指标指示性强，可作为成瘾行为的生物标志物。此外，头发皮质醇还是评价毒品成瘾者的心理健康水平的敏感的生理指标[34]，在戒毒康复评估中可以结合心理指标进行综合分析，有更大的戒毒应用价值。

四、存在的问题及建议

毒品滥用者是一个特殊的社会群体，从司法角度来看.他们既是违法者，又是受害者，从医学的角度来看，他们也是一种特殊的患者。客观评价这类特殊患者的康复情况对于戒毒工作有积极的意义。综上所述，作者分别从血液样本反应神经损害康复、血液样品反映躯体损害康复以及毛发样品反映身体毒性三个方面进行介绍，三个生物标志物是当前冰毒成瘾研究的热点，且已被临床试验验证和正在进行临床应用评估，具备成为冰毒成瘾康复评估工具的巨大潜力，但最终要发展用于指导临床决策的检测项目仍然需要解决一些问题：

1.临床试验所检测的数据不统一：通过前文的阐述，同一指标不同研究的报告所测的数据不接近、不统一，部分甚至有很大的差距，这有可能与样本量大小、检测方法、实验的试剂或者实验环境等情况差异所致。因此，需要在临床试验前应合理生物标志物的性能（如阳性／阴性预测值）以确保治疗效果的正确解读，此外，在随机对照临床试验数据的共享可允许生物标志物在被纳入前瞻性临床试验前先进行回顾性分析。再者，不同的研究在基线检测时对研究对象戒断时间长短并未注明，可能存在实验数据之间的差异，对于评价成瘾、戒断时和康复戒断中的指示作用造成影响，下一步研究需严格注明和进行分类。

2.临床监测时间较短：一般而言，冰毒成瘾的脱毒治疗期限为3～6个月。但三个标志物中，除CORT外，另外两个指标最长的监测期仅为3个月，监测时间与戒毒工作的实践存在差距，延长监测时间，不但可加深对标志物的认识用于评估，甚至可将这些生物标志物应用于精准医疗，即作出更多的个体化治疗计划。

3.疾病协变量的影响：生物标志物容易受到疾病协变量的影响。研究表明，除了冰毒成瘾可以引起体内这些生物标志物的显著变化外，神经系统疾病和精神疾病（如精神分裂症、抑郁症、脑缺血等），甚至酒精成瘾等，也可引起BDNF水平的变化[46]；动脉粥样硬化、糖尿病、HIV感染等也可导致MDA水平上升[19]；心血管疾病、慢性阻塞性肺部疾病等也可引起头发CORT升高[47-48]。因此如在临床应用往往还要排除相关疾病的影响，建议通过联合多个指标的检测，形成多维度的检测体系，提高康复评估的准确性。

4.利用大数据解决生物标志物的筛选：目前，仍有不少生物标志物未明确临床应用价值，未来一方面可以通过先关技术等进行大规模相关生物学指标的筛选，寻找出跟多敏感性、特异性更好的新型生物标志物，另一方面，对于现有已深入研究的可能应用于临床的生物标志物进行更大范围人群的验证，优化实验设计，并将之应用于临床。