HPA轴–糖皮质激素受体–NLRP3炎性小体与抑郁症关系的研究

陆 露 何伟明 陈 理

1.溧阳市中医医院针灸康复科，江苏溧阳 213300；2.江苏省中医院肾内科，江苏南京 210000；3.江苏省中医院针灸康复科，江苏南京 210000

抑郁症又称抑郁障碍，以情绪低落、思维迟缓、意志活动减退、认知功能减退为主要特征，病情严重者可出现罪恶感甚至自杀倾向，为患者家庭及社会带来沉重负担。抑郁症的临床诊断主要基于患者的心理与生理变化，没有实验室检查依据。下丘脑–垂体–肾上腺（hypothalamic–pituitary–adrenal，HPA）轴假说、免疫炎性反应假说、单胺类假说、神经营养因子等是目前关于抑郁症发病机制的主要认识[1]。随着对脑–内分泌–免疫研究逐渐深入，神经内分泌和神经免疫反应在抑郁症发病中的影响越来越受到关注。本综述回顾了抑郁症HPA轴、糖皮质激素受体、NLRP3炎性小体相关免疫方面的研究进展，提出糖皮质激素受体在两种机制之间及与抑郁症发病之间的联系。

1 HPA轴亢进与抑郁症发生

HPA轴是维持内环境稳态、调节应激应答的重要内分泌轴，调控多种肽及激素的产生与释放，在抑郁症的发生发展中起着重要作用。生理状态下，大脑皮质传递信号至下丘脑室旁核，释放促肾上腺皮质激素释放激素（corticotropin–releasing hormone，CRH），刺激垂体前叶，分泌促肾上腺皮质激素（adrenocorticotropic hormone，ACTH）。ACTH刺激肾上腺皮质分泌糖皮质激素（人类以皮质醇为主，动物以皮质酮为主）、盐皮质激素。二者分别与相应受体结合，负反馈调节下丘脑和垂体，限制CRH和ACTH合成，维护内稳态平衡。

在抑郁症发生机制中，HPA轴过度活跃占主导地位。HPA轴亢进，血浆ACTH与皮质醇（cortisol，CORT）增多，两者长期处于异常高水平。朱海兵等[2]研究发现，血浆ACTH、CORT水平持续增高可导致机体对CRH反应减退、昼夜分泌节律紊乱。长期ACTH、CORT高水平会损害大脑颞叶及海马结构和功能，导致锥形细胞层神经元萎缩和再生功能障碍，造成颞叶萎缩、海马缺损，进而表现出抑郁症状，如记忆力差、情绪低落、意欲低下等。海马对CRH具有抑制作用，当其功能受损时抑制作用亦减退，继而ACTH、CORT分泌失调，形成恶性循环，导致抑郁症状进一步发展。同时，抗抑郁药物被发现可以调节HPA轴功能且与治疗效果有关，疗效提高则HPA轴功能越接近正常，反之则HPA轴功能严重紊乱[3]。

2 GR表达减少与HPA轴亢进

皮质醇属于糖皮质激素（glucocorticoid，GC），是HPA轴的最终产物，与相应受体结合可以负反馈形式作用于上游靶组织，如下丘脑室旁核、海马等区域，降低HPA轴亢进程度，维持内环境稳态。GC发挥作用必须与相应的受体相结合，其受体主要为糖皮质激素受体（glucocorticoid receptor，GR）与盐皮质激素受体（mineralocorticoid receptors，MR）两种。MR对皮质醇的亲和力高，低浓度时GC先与MR结合，调节HPA轴的生理波动（如皮质醇释放的昼夜节律）。GR在HPA轴的关键区域如海马、杏仁核、下丘脑广泛表达，其亲和力较MR低，导致应激反应等条件释放的较高浓度皮质醇与GR相结合。GR结构分为氨基酸端转录激活功能区、脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，DNA）结合区、羧基端配体结合区3个部分。GR在胞内为非活化状态，与热休克蛋白（heat shock protein，HSP）90、HSP70、HSP56、免疫亲和蛋白组成多蛋白复合物，以保持GR稳定及高度配基亲和力。在机体应激状态下，血浆中GC大量释放，通过血–脑脊液屏障入脑。此时，HSP、免疫亲和蛋白与GR脱离，透过胞膜的GC与胞内GR相结合，形成GC–GR复合物，以二聚体方式转移至细胞核与DNA上糖皮质激素反应元件结合，抑制下丘脑CRH转录，对HPA轴进行负反馈调节[4]。

目前研究发现，持续GC高浓度可引起GR抵抗、GR表达减少或功能下调，其介导的负反馈受损，造成HPA轴过度活跃，可能是抑郁发生的关键之一[5]。动物实验研究发现，垂体和海马GR基因敲除小鼠可出现HPA轴功能亢进，导致内分泌、神经免疫功能异常，并出现抑郁样行为[6]。Wang等[7]在大鼠海马内输注GR抑制剂后观察到GR表达降低，同时大鼠表现出抑郁样行为。研究显示，米帕明等三环类抗抑郁药被发现能增加大鼠下丘脑、海马神经元的GR基因表达，提高机体对GC敏感性，可修复GR对HPA轴负反馈调节功能[4]；米非司酮作为GR拮抗剂，能阻断皮质醇增高及受体下调带来的不良影响，同时代偿性上调GR数量，增强HPA轴负反馈，其抗抑郁作用研究已处于临床实验Ⅲ期，可有效缓解抑郁症状，改善认知功能。

3 NLRP3炎性小体激活与HPA轴亢进

近年来，免疫与心理之间的相关性越来越得到重视。研究发现，巨噬细胞、小胶质细胞、星形胶质细胞在重度抑郁症患者体内显著激活，白细胞介素（interleukin，IL）–1β、肿瘤坏死因子（tumor necrosis factor，TNF）–α等炎症因子水平显著升高，血脑屏障通透性增高，引发持续中枢神经炎性反应，促进抑郁症的发生。炎症因子的水平与抑郁程度呈正相关，抗炎治疗能在一定限度减轻患者不良情绪[8]。随着心理免疫的发展，有观点认为免疫激活及信号转导通路的介导、诱发多种抑郁相关病理改变，是应激造成抑郁症负性循环的初始环节。

固有免疫是人体免疫的第一道屏障，模式识别受体是其重要组成。核苷酸结合寡聚化结构域样受体（nucleotide–binding oligomerization domain–like receptor，NLR）属于胞内模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）。NLRP3是人类众多NLRs家族中研究最多、最受重视的成员之一，多表达于免疫细胞胞质内，如巨噬细胞、单核细胞、T细胞等。近期研究表明，NLRP3炎性小体有可能是连接免疫与压力应激的桥梁，其在神经炎性反应与抑郁症相关的研究中成为热点[9]。NLRP3炎性小体由胱天蛋白酶（Caspase）–1、NLRP3蛋白、凋亡相关斑点样蛋白（apoptosis–associated speck–like protein containing a CARD，ASC）3部分组成。NLRP3的激活分预处理、活化两个步骤[7]。预处理多由Toll样受体（The Toll–like receptor，TLR）诱导，募集髓系分化因子（myeloid differentiation factor，MyD）88，激活核因子κB（nuclear factor κB，NF–κB）信号通路，诱导炎症因子相关基因如NLRP3炎性小体、IL–1β、IL–18等的表达。活化过程即Caspase–1激活以及炎性小体3部分的组装，可由细胞外三磷酸腺苷（adenosine triphosphate，ATP）、淀粉样β蛋白、活性氧（reactive oxygen species，ROS）、致病微生物等介导。NLRP3激活释放IL–1β、IL–18、白三烯和前列腺素10等炎症因子，引起免疫反应。NLRP3炎性小体作为细胞应激中关键整合点之一，可对多种刺激做出反应，导致自我抑制丧失，包括病毒RNA、溶酶体损伤、细胞外ATP、糖酵解或线粒体代谢的抑制以及细胞膜对钾离子的渗透性等[10]。

由应激激活NLRP3炎性小体释放的细胞因子是HPA轴的强刺激物。IL–1β过表达诱导可从外周到小鼠海马募集不同白细胞群，如巨噬细胞、单核细胞、T细胞和树突状细胞，引起炎性反应[11]。炎症因子使得HPA轴处于亢进状态，释放大量ACTH、CRH、CORT，参与神经内分泌调控。另一个细胞因子IL–18基因中的两个单核酸多肽性（IL18–607C>A、IL18–137G>C）被发现与应激后抑郁易感性增加有关[12]。NLRP3基因敲除或Caspase–1基因敲除小鼠在慢性应激下出现的抑郁样行为减轻。氟西汀治疗慢性不可预见性温和应激大鼠6周，能有效抑制脑中NF–κB通路、NLRP3炎性小体活性及中枢炎性反应，大鼠抑郁样行为得到改善。使用氟西汀、帕罗西汀等临床抗抑郁药物半年后，发现可显著减少重度抑郁症患者外周NLRP3炎性小体及IL–1β、IL–18水平[7]。此外，NLRP3炎性小体抑制剂被发现可显著改善抑郁样行为，间接证实了NLRP3炎性小体与抑郁症发病密切相关[13]。

4 NLRP3炎性小体激活与GR表达减少

目前已确定的NLRP3炎性小体激活机制有3种。第一种：涉及ROS产生，线粒体功能障碍，硫氧还蛋白分离，触发NLRP3炎性小体组装[14]。第二种：钾离子（K+）外排也被认为可激活NLRP3，细胞外高水平的ATP可以激活P2X7嘌呤能受体并降低细胞内K+水平，是细菌触发感染的必需事件，进而激活NLRP3炎性小体[15]。第三种：细胞吞噬引起溶酶体破裂，释放组织蛋白酶B，激活NLRP3炎性小体[16]。目前研究证实NLRP3炎性小体的3种激活机制均与糖皮质激素密切相关。如糖皮质激素会引起活性氧产生的增加，糖皮质激素会增加Na+–K+–ATP酶活性而影响K+外排，溶酶体与糖皮质激素之间存在反比关系（溶酶体是GR降解的位点，控制细胞质GR的稳定性）[17]。

GC可发挥抗炎作用，亦可发挥促炎作用，主要体现在对免疫细胞和免疫应答的调节。GC作为抗炎剂可下调炎症因子，减轻免疫炎性反应；在急性状态下，GC能引起机体免疫应激，产生炎性反应。GR活化后与TNF–α协同促进NF–κB信号转导和转录激活因子，结合TLR2启动子，TLR2表达增多，炎症因子激活，同时诱导NLRP3表达，IL–1β、IL–18的表达与分泌增多，引起免疫炎性反应[18]。而在长期慢性病程中，长期刺激导致HPA轴过度活化，GC持续高水平，导致机体自然杀伤细胞功能抑制，淋巴细胞、炎症因子大量释放，炎性级联反应激活。与此同时，GC释放的反馈抑制作用减弱和GR功能受损，机体产生GC抵抗，会减弱对NF–κB的抑制，使得IL–1β、TNF–α的表达增多[19]。炎性反应增强更激发HPA轴亢进，进而出现负性循环[20]。Caspase–1作为NLRP3炎性小体组成部分，其过表达导致糖皮质激素受体裂解增强，降低糖皮质激素与糖皮质激素受体结合率，机体产生糖皮质激素抵抗[21]。

随着心理神经免疫学的不断进步，大量研究表明异常的脑–内分泌–免疫相互作用，失调的神经内分泌和神经免疫反应在抑郁症发病机制中有重要作用。神经元活动的增强可能引起免疫炎性反应，外周炎症因子水平也被发现与抑郁症严重程度联系密切。炎症因子可激活HPA轴释放糖皮质激素，产生或加重应激反应；长期暴露于糖皮质激素可降低机体对抗反馈的敏感性，导致炎性调节减弱，降低免疫系统功能[22]。总的来说，应激会导致细胞内从稳态炎性反应转变向有害反应，对情绪和行为产生深远的影响。慢性应激状态下，HPA轴功能亢进引起皮质醇的体内持续高水平，GR表达下降，GC敏感性降低。NLRP3炎性小体激活，IL–1β、IL–18表达和分泌增多，免疫炎性反应促进和加重抑郁症的发生。目前研究认为HPA轴功能亢进以及皮质醇持续增高对抑郁症的产生起着主导作用，但GC与GR在抑郁症不同状态下发挥促炎或抗炎作用的具体实现路径、NLRP3炎性小体激活的具体通路、NLRP3炎性小体产生的炎症因子与行为学改变之间的联系等问题目前尚未明确。在如今的高通量生物技术和生物信息技术时代，对抑郁症发病机制的研究应尽量实现从基因、细胞，到组织、个体等各个层次多方位的整合，同时还需要更广泛、更深入地探索以阐释3者之间联系以及与抑郁症发病机制的相关性，为临床治疗提供更有效的靶点与策略。