产前应激对子代抑郁的影响及其机制的研究进展

王慧，段旭艳，陈鲁曼

（菏泽医学专科学校，山东 菏泽274000）

产前应激（prenatal stess，PS）是由孕期内外环境变化（包括生理和心理因素）引起的一种系统性的、非特异性的应激反应。PS可能只涉及孕期早、中、晚某个特定的时期，也有可能涉及整个孕期。大量人类和动物PS的研究表明，母亲孕期的抑郁、焦虑等情绪变化可能会导致妊娠高血压和早产的发生[1]、子代低出生体重风险增加、子代运动能力和智力的发育明显滞后等。然而，PS最严重的后果之一是使子代患有抑郁症等精神病的可能性增加[2]。

1 产前应激对子代抑郁的影响及其机制

动物实验发现，产前暴露于高糖皮质激素（Glucocorticoid，GC）或心理应激事件可引起子代下丘脑-垂体-肾上腺皮质（Hypothalamus-Pituitary-Adrenal，HPA）轴的负反馈调节障碍、抑郁样、焦虑样行为增多[3]。管丽霞[4]实验结果显示产前束缚应激显著性增加了1月龄子代大鼠在强迫游泳实验中的不动时间，推断产前应激可能增加雌雄子代大鼠的抑郁样行为。Drago等人将孕鼠浸泡在装满水的树脂玻璃缸中，水温保持（5±0.5）℃，这种应激从怀孕第5天直至分娩，结果发现产前应激组子代大鼠在强迫游泳实验中的不动时间显著增加；然而，应激组孕鼠若每天在应激前1 h给予地西泮则可以显著性降低子鼠的不动行为。另一课题组采用束缚加强光照射对孕鼠应激也能引起子代鼠的不动时间增加，而围产期的氟西汀干预能有效地逆转这种作用[5]。

1.1 HPA轴和子代抑郁 母体应激通过干扰自身进一步干扰胎儿HPA轴的负反馈作用导致胎儿体内糖皮质激素的增加，影响大脑的发育。有研究[6]报道，抑郁的发生可能与糖皮质激素受体（Glucocorticoid receptors，GR）不能正常发挥作用，引起HPA轴长期处于过度活跃状态有关。相关研究结果显示温和的母性免疫激活和青春期前后时间段的应激协同作用，诱导了雄性后代的抑郁相关症状和HPA轴的高反应性，而雌性后代未观察到显著变化，表明母体的免疫激活和青春期前后应激的结合可以一种性别依赖的方式改变与抑郁相关的行为和HPA轴功能[7]。有严重精神疾病的产妇的婴儿的头发皮质醇的浓度与母亲症状呈正相关，这些初步发现表明，产后6周婴儿的头发皮质醇的浓度反映了围产期（妊娠后6周和产后6周）的压力暴露程度。这些早期的差异可能会影响婴儿终生的下丘脑-垂体-肾上腺轴的功能，这可能与其后期疾病的易感性增加有关[8]。怀孕前后4天的乙醇暴露大鼠的子代在3个月大时强迫游泳实验中不动时间显著增加（抑郁样行为增加），子代大鼠在5个月大时地塞米松抑制试验和促肾上腺皮质激素释放激素试验表明母鼠怀孕前后4天乙醇的暴露编程了雌雄子代大鼠的HPA轴的高反应性，表明即使酒精暴露在怀孕前后的短时间内，也可以形成精神疾病的表型，这与HPA反应性的改变有关[9]。GR不能发挥作用的两个重要因素是GR核转移减少和GR数目减少。研究发现GR伴侣蛋白FK506结合蛋白51（FK-506 binding protein 51，Fkbp51）参与了GR的核转移调控。PS导致子代抑郁可能与子鼠海马和前额叶皮层Fkbp51表达水平上升、总GR表达水平降低、GR核移位减少有关。二甲双胍（Metformin，Met）是一种用于治疗2型糖尿病、腹腔注射Met可快速通过血脑屏障、有效的降糖药物。Met可以减轻糖尿病抑郁患者的抑郁症状，对无糖尿病的抑郁大鼠也有抗抑郁作用[10]。柳思[11]研究结果表明：注射Met后，Met通过降低Fkbp51的表达使PS子鼠海马和前额叶皮层总GR水平上升，细胞质GR水平下降，细胞核GR水平升高，恢复了HPA轴的负反馈调节，从而起到抗抑郁作用。相关研究结果表明28天的芍药花甙的治疗使雄性PS后代的蔗糖摄入量显著增加，不动的时间显著减少[12]；芍药花甙显著降低了GR核移位，增加了血清皮质酮、促肾上腺皮质激素、促肾上腺皮质激素释放激素和海马谷氨酸水平；芍药花甙也显著减少了海马体FKBP5蛋白的表达；表明芍药花甙对雄性PS后代具有抗抑郁作用。

1.2 谷氨酸的兴奋性毒性作用与子代抑郁 谷氨酸（glutamate，Glu）高浓度会引起兴奋性毒性作用，在抑郁症的发病机制中扮演重要角色。越来越多的临床及临床前研究发现抑郁症中Glu神经传递的改变[13]，Glu能作为抗抑郁剂的治疗靶点。

Glu广泛分布于哺乳动物大脑皮层、海马、纹状体中，是最主要的兴奋性神经递质。生理剂量的Glu参与神经系统的兴奋性突触传递，在学习记忆的发生和信息的处理中起重要作用，但是过量的Glu释放及其受体的过度兴奋可导致神经细胞损伤甚至死亡[14]。在神经胶质细胞，突触前神经元和突触后神经元之间存在一个Glu的循环，突触前膜神经元去极化和钙离子的大量涌入，会导致Glu迅速释放进入突触间隙，其中一部分与突触后膜的离子型和代谢型Glu受体相结合，引起下游的神经信号传导的改变，另外一部分则被突触前膜神经元钠-钾依赖的细胞膜兴奋性氨基酸转运体运送回突触前神经元或者被周围的神经胶质细胞摄取。在此过程中，无论是Glu释放过多或者清除障碍均会导致兴奋性神经传递延长，造成神经元兴奋性毒性死亡[15]。因此，突触Glu受体和Glu转运体水平在Glu兴奋性神经传递中发挥重要作用。在突触中，可溶性N-乙基马来酰亚胺敏感因子连接蛋白受体（SNARE）复合物的形成对囊泡对接和神经递质释放至关重要。在PS的后代中，海马和前额叶皮质的SNARE蛋白SNAP-25、囊泡相关膜蛋白（VAMP）-2和Syntaxinla、SNARE复合体的形成、vGluT1蛋白的表达显著增加可以解释Glu及其下游兴奋性毒性的增加，支持了Glu释放和囊泡Glu转运体在大鼠后代PS诱导的抑郁样行为中起作用的假设。PS雄性后代ImGLUR受体蛋白和mRNA水平升高，以及EAAT2蛋白和mRNA水平降低[16]。亚慢性接触农药（草甘膦基的除草剂）降低了大鼠海马L-[C-14]Glu的摄取，增加了60天大鼠的海马Ca-45(2+)流入，表明从发育期（PND15）到成年期有持续的谷氨酸兴奋性毒性（PND60），这可能是大鼠表现抑郁样行为的部分原因[17]。

1.3 表观遗传与子代抑郁 细胞在生命活动过程中，基因的表达受生物学、社会心理及周围环境的影响，并可按编程方式进行无DNA序列变化的遗传称为表观遗传，主要包括组蛋白修饰、DNA甲基化、非编码RNA调控和染色质重塑等[18]。

1.3.1 组蛋白乙酰化与子代抑郁 组蛋白乙酰化修饰是与抑郁症相关的重要机制[19]。组蛋白乙酰化修饰一般在组蛋白H3和H4上进行。组蛋白乙酰基转移酶主要功能是对组蛋白N端加乙酰化修饰，导致带负电荷的乙酰基团排斥磷酸基团，从而使DNA链解螺旋，提高基因转录活性。相反，组蛋白去乙酰化酶（histone deacetylases，HDACs）可使组蛋白N端乙酰基去除，使组蛋白与DNA紧密结合，抑制转录因子与DNA的结合。在成年后接受长期压力的动物中，儿童期母婴分离强度增加的动物更焦虑、更抑郁，这与动物海马HDAC2水平升高和H3K9Ac水平降低使海马组织脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的RNA和蛋白质水平下降有关[20]。丁酸纳（sodiumbutyrate，NaB）是一种HDAC抑制剂，通过抑制HDAC活性而增加组蛋白乙酰化，提高基因转录活性。Frederick等人在野生型小鼠体内连续4周每天注射NaB后，小鼠海马乙酰化程度明显升高。TPerisic报道在抑郁样行为的动物体内全身用NaB可以起到抗抑郁作用，可能与整个脑组织组蛋白乙酰化水平增加有关。相关研究显示PS引起子鼠海马内HDAC4的过表达，下调了五羟色胺（5-HT）1A和BDNF基因启动子区域组蛋白乙酰化水平，抑制了5-HT1A和BDNFmRNA的表达[21]；NaB的应用改善了子鼠抑郁样行为，可能与NaB抑制HDAC4的表达、部分升高了5-HT1A和BDNF基因启动子区域组蛋白乙酰化水平使5-HT1A和BDNFmRNA的表达升高有关。相关研究数据显示妊娠应激的后代表现出抑郁样和焦虑样行为[22]；在生物化学上，与非应激后代相比，应激后代的海马BDNF表达下降，DNMT1、HDAC1和HDAC2表达增加，H3K14Ac表达下降。有实验结果发现TSA（曲古抑菌素-A，一种去乙酰化酶抑制剂）可通过海马乙酰化，恢复了GluA1、GluA2和GluA3 mRNA和蛋白的表达，改善了PS子代大鼠抑郁样行为，证实乙酰化可在治疗抑郁症中发挥关键作用[23]。有研究结果表明PS能导致子代雄鼠发生抑郁样行为与II mGluRs的表达有关[24]；TSA腹腔注射可能通过使海马HDAC2受抑制、H3K14Ac水平升高介导II mGluRs的表达升高，从而改善子鼠的抑郁样行为。相关研究结果显示在PS诱导的雄性幼鼠中，蔗糖偏好显著降低，强迫游泳不动时间显著延长[25]；背侧舌核和海马中色氨酸羟化酶2的mRNA和蛋白表达水平显著下降，PS诱导的雄性幼鼠中海马色氨酸羟化酶2的H3K9水平显著下降；通过微注射TSA可以逆转PS诱导雄性幼鼠的效应，对雌性幼后代大鼠没有显著影响。

1.3.2 DNA甲基化与子代抑郁DNA甲基化普遍被认为是基因沉默的机制，由DNA甲基转移酶（DNMTs）催化。DNMTs包括DNMT1、DNMT2、DNMT3a、DNMT3b和DNMT3L五种类型。研究发现自杀受害者海马的具体基因位点的甲基化程度升高，应激也能够使海马和其他脑区的DNA甲基化增加[26]，因此推断导致抑郁的病理生理学机制可能是应激引起的DNA甲基化。有研究结果显示PS子代抑郁症发生可能与海马区mGluR3基因启动子区域DNA甲基化水平的增加、子鼠海马和皮层区mGluR2和mGluR3表达水平减少有关[27]。研究发现抑郁动物模型中DNMT1和DNMT3a表达增多，而DNMTs抑制剂能够改善应激小鼠的抑郁样行为。5-氮-2′脱氧胞苷（5-azaD）是一种胞嘧啶核苷类似物，可以抑制DNMTs，阻止DNA甲基化。研究表明5-azaD对抑郁样行为的改善与DNA甲基化的降低和BDNF的表达升高有关[28]。相关实验结果证明产前应激使子代海马和前额叶皮层的总DNA甲基化升高，5-azaD的给予能有效逆转PS引起的总DNA甲基化的升高[29]。研究成果显示，PS能诱导子代大鼠海马区和前额叶皮质代谢型谷氨酸受体简称（mGluR）1和mGluR5蛋白和mRNA表达升高，5-azaD的给予能有效逆转PS引起的mGluR1和mGluR5蛋白和mRNA表达的升高[30-31]。

数据表明[32]，早期接触GCS（糖皮质激素）可以通过诱导持久的DNA甲基化变化来改变对压力暴露的不同脆弱性。PS增加了雄性后代的抑郁样行为；GR（糖皮质激素受体）基因启动子区的甲基化模式在男性和女性之间存在差异；还观察到DNMTs（DNMT1和DNMT3a）和DNA去甲基化酶（四甲基胞嘧啶双加氧酶2）表达的性别特异性变化；地西他滨（DNA甲基转移酶抑制剂）减轻了PS引起的行为障碍，恢复了雌性大鼠而不是雄性大鼠的树突密度和形态。巴旺婴儿研究是一个带有产前招募的人群衍生的出生队列，使用爱丁堡产后抑郁量表和感知压力量表评估孕产妇抑郁和心理痛苦，对481名参与者测定GR（核受体亚家族3，C组，成员1[NR3C1]）脐带血甲基化水平。研究表明母亲的心理痛苦和焦虑与新生儿NR3C1特定CPG位点甲基化的小幅增加有关[33]。

PDLIM5基因又称enigma homolog（ENH）。遗传学研究表明，基因PDLIM5可能与抑郁症等精神疾病的发生密切相关。有研究结果表明在雄性PS子代大鼠中观察到PDLIM5启动子区甲基化，5-azaD能显著改善雄性PS子代大鼠的抑郁样行为[34]，表明PDLIM5升高可以改善雄性PS子代大鼠的抑郁样行为。有研究数据显示PS雄性后代大鼠海马PDLIM5启动子的甲基化水平增加[35]，PDLIM5在mRNA和蛋白质水平的表达下降，蔗糖偏好显著下降，不动时间显著延长；在雄性PS后代大鼠中，微注射5-azaD逆转了PS对PDLIM5启动子甲基化和表达的影响，改善了后代大鼠PS诱导的抑郁样行为。

2 展望

Micro RNA（mi RNA）是真核生物中的一类具有调控功能、内源性的非编码RNA，大小约18～22个核苷酸，在生物体内有初级pri-mi RNA、前体mi RNA（pre-mi RNA）和成熟mi RNA三种存在形式。只有成熟mi RNA通过与靶基因m RNA的3′端非编码区（3′-untranslated region，3′-UTR）互补配对，使靶基因m RNA降解或抑制其转录后翻译。mi RNA在产前应激引起的抑郁中的作用是未来研究热点。