针灸治疗抑郁症的作用机制研究进展

牟秋杰,黄金模妮,郭 郁,苟春雁,田丰玮,周 熙,李志刚,王竹行△

(1.重庆市中医院,重庆 400021;2.重庆大学附属沙坪坝医院,重庆 400035;3.暨南大学,广东 广州 510632;4.北京中医药大学,北京 100029)

抑郁症(Depression)是以情绪异常低落、兴趣或愉快感缺失及意志行为减退为主要临床表现的情感性障碍[1],发病率高达20%[2]。目前全球的抑郁症患者已超过3.5亿[3],其中我国为9 500万,约占总数的30%[4]。抑郁症患者的自杀风险是正常人的30倍[5],全球每年约有100万人因抑郁症而自杀[3],已被世界卫生组织(WHO)列为首要致残因素[6]。尽管近年来对抑郁症进行了深入的研究,但仍无令人满意的防治策略[7],其临床有效率不足50%,且半年内的复发率超过50%,10年内的复发率高达85%,甚至有30%～60%的患者对药物治疗无效[8]。权威医学杂志《Lancet》已将抑郁症列为全球第三大疾病负担,预计到2030年将会跃居第1位[9]。综上可知,抑郁症因其高发病率、高致死/残率与高复发率、高社会资源消耗率及低治愈率,已成为当前公共卫生领域所面临的全球性医学难题,深入研究抑郁症的发病机制,寻求积极有效的防治策略迫在眉睫。

抑郁症属中医“郁证”范畴,其中医概念首见于《黄帝内经》,并创立了以“木郁、火郁、土郁、金郁、水郁”为主的“五气之郁”,认为郁证是由于五气过剩或不及而引起气机升降逆乱所致。针灸作为非药物疗法的典型代表,用于抑郁症的临床治疗古已有之,据统计,在《中华医典》的50部针灸医学古籍中共有20部检索到针灸治疗郁证的条文,涉及101篇文献,其中针灸处方198条,共涉及109个穴位,304穴次[10]。虽然针灸治疗抑郁症具有较好的临床疗效[11],但是其作用机制尚不明晰,正如美国国立卫生研究院在针灸转化医学研讨会上所强调——揭示针灸的内在作用机制是完善针灸评价体系的一项核心任务[12]。基于此,本研究总结了近年来针灸治疗抑郁症的相关文献,对其作用机制进行如下综述。

1 调控神经递质及其受体的表达

中枢神经系统内神经递质,如5-羟色胺(5-hydroxytryptamine,5-HT)、去甲肾上腺素(Noradrenaline,NE)、多巴胺(Dopamine,DA)及其受体的异常表达或功能障碍,是抑郁症病理生理学的基础。有研究[13]显示,抑郁模型大鼠额叶5-HT含量、5-HT1A受体结合常数及结合容量、5-HT/5-HIAA均明显降低,5-羟吲哚乙酸(5-hydroxyindole acetic acid,5-HIAA)、色氨酸(Tryptophan,Trp)均明显升高,并出现快感缺失、兴趣缺乏等抑郁样行为,而针刺或艾灸能有效逆转上述指标的异常表达。另有研究[14]显示,抑郁模型大鼠血清中NE、DA和5-HIAA的含量均明显降低,海马及中缝核中5-HT转运体(5-HT transporter,SERT)的含量明显升高,电针“百会”“印堂”可调控上述神经递质及其转运体的异常表达。临床研究[15]也证实,针灸能够增加患者血清中单胺类神经递质及其受体的表达水平。综上表明,调控神经递质及其受体的异常表达可能是针灸治疗抑郁症的作用机制。

2 抑制中枢炎症反应

中枢炎症反应所介导的神经元损伤和凋亡是抑郁症的重要病理特征之一,在抑郁症患者的不同脑区均存在大量活化的神经胶质细胞和炎症介质。异常活化的神经胶质细胞通过分泌炎症介质导致神经元的损伤和凋亡,同时这些炎症介质又反向激活神经胶质细胞,加剧中枢神经炎症反应,形成恶性循环。针灸可通过调控神经胶质细胞的活化及炎症介质的释放减轻中枢炎症反应。

2.1 调控小胶质细胞极化失调

小胶质细胞(Microglia,MG)作为中枢神经系统的常驻免疫细胞,虽然只占全脑细胞总数的5%～12%,但在维持中枢内环境稳态和神经元生理功能上发挥重要作用[16]。按照分泌炎症介质的不同,可将MG分为M1型(促炎)和M2型(抗炎)两种极化表型[17]。在抑郁症早期,MG的极化表型为M2型,其通过分泌精氨酸酶1(Arginase-1,ARG1)、白细胞介素(Interleukin,IL)-10、转化生长因子(Transforming growth factor,TGF)-β等细胞因子吞噬和清除凋亡细胞、髓鞘碎片保护神经元[18]。但是随着病情逐渐加重,脑内持续的炎症反应会导致MG向M1型极化[18],并分泌大量的诱导型一氧化氮合酶(inducible nitric oxide synthase,iNOS)、IL-1β、IL-6和肿瘤坏死子因子(Tumor necrosis factor,TNF)-α等炎症介质,诱导神经炎症级联反应,导致神经元的损伤和凋亡[19]。有研究[20]表明,针刺“百会”“印堂”可通过上调抑郁模型大鼠前额叶皮质髓系细胞触发受体-2(Triggering receptor expressed on myeloid cells-2,TREM-2)的含量抑制MG极化失调,从而减轻炎症因子的释放,抑制中枢炎症反应。Yue等[21]研究发现,电针“百会”“阳陵泉”可通过下调抑郁模型大鼠海马核苷酸结合寡聚化结构域样受体3(Nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor protein 3,NLRP3)的表达抑制MG极化失调,从而降低IL-1β、IL-6、IL-18和TNF-α等炎症因子的释放。上述研究表明,针灸对脑组织MG极化失调的良性调控,减少炎症介质的释放,从而抑制中枢炎症反应,可能是其治疗抑郁症的机制之一。

2.2 调控炎症细胞信号通路的异常激活

2.2.1 脂多糖/Toll样受体4/核转录因子-κB(LPS/TLR4/NF-κB)信号通路 Toll样受体4(Toll-like receptor4,TLR4)是TLR家族的重要成员,作为先天免疫系统的重要模式识别受体,在免疫系统中广泛表达,主要通过识别病原体和损伤相关的分子模式启动炎症级联反应[22]。脂多糖(Lipopolysaccharides,LPS)作为TLR4受体的强效激活因子,主要通过髓样分化因子88(Myeloid differentiation factor 88,MyD88)依赖的TLR4/ NF-κB(Nuclear factor kappa B,NF-κB)信号通路调控下游炎症因子的释放,并介导MG向M1型极化,加剧中枢炎症反应[23],说明LPS/TLR4/NF-κB信号通路在中枢炎症反应过程中发挥重要作用。有研究[24]表明,针刺可下调抑郁模型动物的LPS/TLR4/NF-κB信号通路,表现为前叶皮质、海马LPS、TLR4、MyD88、NF-κB和NLRP3表达下调,炎症因子IL-6、IL-1β、IL-18和TNF-α释放减少。由此可知,针灸发挥抗抑郁效应可能与调控脑组织LPS/TLR4/NF-κB信号通路相关信号分子的表达和炎症介质的释放,减轻中枢炎症反应有关。

2.2.2 酪氨酸蛋白激酶2/信号转导和转录激活因子3(JAK2/STAT3)信号通路 酪氨酸蛋白激酶2/信号转导和转录激活因子3(Janus kinase 2/signal transducer and activator of transcription 3,JAK2/STAT3)信号通路的异常激活,一方面可通过改变海马、皮质MG的形态、分枝指数以及坚固性导致MG极化失调,另一方面可通过增加磷酸化(Phosphorylated,p)-STAT3的表达,调控下游炎症因子的释放,触发中枢炎症反应,导致神经元的损伤和凋亡[25]。有研究[26]表明,针灸可通过上调细胞因子信号转导抑制因子-3(Recombinant suppressors of cytokine signaling 3,SOCS3)的表达,抑制JAK2-STAT3信号通路的异常激活,主要表现为下调JAK2、p-JAK2、STAT3、p-STAT3的表达和降低IL-6等炎症介质的释放,减轻中枢炎性反应,修复神经元的结构和功能损伤。由此推断,针灸的抗抑郁效应可能与调控JAK2-STAT3信号通路的异常激活有关。

3 调控表观遗传修饰

表观遗传修饰是指在DNA序列不发生改变的前提下,通过调控基因转录或翻译过程影响其功能和特性,并具有遗传表型,主要包括DNA甲基化、RNA 干扰(RNA interference,RNAi)、染色体重塑和组蛋白修饰等。有研究[27]显示,抑郁模型大鼠海马DNMT3L基因的mRNA表达减少,MBP基因的mRNA表达增加,证实抑郁症的发病与DNMT3L基因和MBP基因的表观遗传修饰改变有关,而经电针“百会”“阳陵泉”治疗后两者的异常表达均得以逆转。Jiang等[28]研究发现,针刺可通过下调海马组蛋白脱乙酰化酶2(Histone deacetylase 2,HDAC2)的表达,促进组蛋白H3赖氨酸9(Histone H3 lysine 9 acetylation,H3K9)乙酰化,从而上调脑源性神经营养因子(Brain-derived neurotrophic factor,BDNF) mRNA的表达,改善模型大鼠的抑郁样行为。Duan等[29]研究显示,抑郁模型大鼠海马miR-383-5p、miR-764-5p的表达明显增加,两者表达水平可以反映神经元的损伤程度,而电针治疗可通过下调两者的含量来修复海马神经元的损伤。由此可知,抑郁症的发病与DNA甲基化、RNAi和组蛋白修饰等表观遗传改变密切相关,而针灸可通过调控表观遗传修饰发挥抗抑郁效应。

4 改善神经元突触可塑性

突触可塑性是神经元的基本适应机制,压力或其他负面刺激均可引起突触结构、数量与功能的改变。突触可塑性异常在抑郁症的发病中起重要作用。针灸可通过修复突触的形态结构损伤、调节突触相关蛋白及神经营养因子的表达,促进突触结构和功能重建,达到防治抑郁症的目的。

4.1 改善突触的形态结构

神经元突触的损伤或丢失是其功能异常的物质结构基础,也是抑郁症神经元损伤的主要病理改变。在抑郁模型动物脑组织中,存在突触活性区长度减短、突触数量减少、突触后膜致密物质厚度降低和突触间隙宽度增加等病理变化。有研究[30]显示,抑郁模型大鼠海马CA3区的突触数量和前膜内囊泡减少,前后膜边界模糊甚至融合,后膜致密物质稀疏,活性区长度减短,经电针治疗后这些突触结构的异常改变均得以逆转。韩栩珂等[31]采用电生理场电位实验检测电针“百会”“印堂”对抑郁模型大鼠海马CA1区突触传递效能的影响,结果显示电针可通过下调海马SERT的过表达,增强突触长时程增强样可塑性,改善模型大鼠的抑郁样行为。高静等[32]研究表明,电针可通过上调BDNF/哺乳动物雷帕霉素复合物1(mammalian target rapamycin complex 1,mTORC1)信号通路,增加前额叶第V层椎体神经元顶树突棘总密度以及成熟型、不成熟型和丝状伪足型树突棘密度,改善抑郁模型大鼠的突触可塑性。综上可知,针灸对神经元超微结构损伤的有效修复可能是其治疗抑郁症的机制之一。

4.2 调节突触可塑性相关蛋白的表达

突触可塑性相关蛋白主要包括突触素(Synaptophysin,SYN)、突触后致密物质-95(Postsynaptic dense substance-95,PSD-95)、生长相关蛋白-43(Growth-associated protein-43,GAP-43)、cAMP应答元件结合蛋白(cAMP responsive element binding protein,CREB)和BDNF等,SYN位于突触前膜,能够调控突触的数量和密度,PSD-95是突触后膜致密区的核心构架蛋白,参与神经元生长、突起形成以及突触可塑性调节,CREB能够通过调节BDNF的释放,为突触形成提供营养支持,并对促进神经元存活、增殖及损伤后修复再生等至关重要,直接反映突触可塑性功能的强弱。研究表明[32],电针可上调抑郁模型大鼠突触相关蛋白PSD-95、SYN1和谷氨酸受体1(Glutamate receptor 1,GluR1)的表达,增加树突棘密度,调节突触可塑性。另有研究[33]表明,电针“百会”“印堂”可增加抑郁模型大鼠SYN、PSD-95、CREB和BDNF的含量,修复突触结构损伤。Zhang等[34]研究证实,抑郁模型大鼠海马树突棘密度、突触数量以及微管相关蛋白2(Microtubule associated protein-2,MAP-2)、PSD-95和SYN蛋白水平均降低,而这些趋势均能被电针所逆转。由此可知,针灸对抑郁症防治可能与其调控突触相关蛋白的表达,改善突触可塑性有关。

5 调控“微生物-肠-脑”轴功能异常

肠道微生物通过“肠-脑”轴与大脑之间保持着双向调控机制,肠道微生物致病因素可通过下丘脑-垂体-肾上腺(Hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA)轴途径、单胺类神经递质途径、免疫炎症途径、细胞信号通路途径和代谢通路途径等影响大脑的结构和功能[35]。通过16S rRNA测序和宏基因测序发现,抑郁症患者和模型动物的肠道菌群在门、科、属与种等多种水平上均存在不同程度改变,将抑郁症患者的肠道菌群定植于无菌大鼠体内可诱发抑郁样行为表型[36],且抑郁症患者的肠黏膜屏障和血脑屏障均存在不同程度的损伤[37],说明“微生物-肠-脑”轴的功能异常与抑郁症的发病密切相关。有研究[38]表明,电针可通过调控肠道微生物群落每孔颜色平均变化率(AWCD)和Shannon-wiener多样性指数来缓解模型大鼠的抑郁样行为。另有研究[39]表明,“调任通督”针法可通过增加双歧杆菌、瘤胃球菌、梭菌等益生菌的丰度发挥抗抑郁效应。宋蕙杉[40]研究证实,针刺可通过调控抑郁模型大鼠肠道菌群的多样性、均匀度及拟杆菌和厚壁菌的占比,恢复肠道菌群的正常分布,同时还可调控肠组织、血清以及脑组织中胆囊收缩素-8(Cholecystokinin-8,CCK-8)、血管活性肠肽(Vasoactine intrestinal peptide,VIP)等脑肠肽的异常表达。综上可知,针灸治疗抑郁症的机制与其调节“微生物-肠-脑”轴功能异常,恢复肠道菌群的丰度和多样性有关。

6 调控线粒体功能障碍

6.1 调控线粒体自噬功能障碍

线粒体自噬是一种选择性自噬机制,其通过降解受损线粒体来控制线粒体的质量和功能。在抑郁症患者的神经元中发现大量聚集的线粒体自噬体,并发现衡量线粒体自噬功能的标志物N-乙酰天冬氨酸(N-acetyl aspartate,NAA)也明显减少[41],说明线粒体自噬功能障碍与抑郁症发病密切相关。PTEN诱导激酶1(Recombinant PTEN induced putative kinase 1,PINK1)作为线粒体的分子传感器,可实时、动态地监测线粒体的功能状态,PINK1缺乏可导致成体神经干细胞代谢缺陷,并阻碍海马体中新生神经元的分化,降低慢性压力诱导的抑郁症的阈值[42]。在正常线粒体中,PINK1通过与线粒体外膜复合物的易位子相结合而插入线粒体内膜和膜间隙,被早老素相关菱形样蛋白(Presenilin associated rhomboid like protein,PARL)分解,而当线粒体受损时,其跨膜电位降低或消失,导致PINK1向线粒体内转运受阻,大量积聚于线粒体外膜,从而招募并磷酸化细胞质中的E3泛素连接酶Parkin,磷酸化的Parkin使外模上的各种蛋白与泛素相结合,然后通过衔接蛋白与微管相关蛋白1轻链3(microtubule-associated protein 1 light chain3,LC3)连接形成线粒体自噬体,最后与溶酶体融合,启动线粒体降解程序[43]。研究表明[44],电针可通过减少抑郁模型大鼠海马线粒体自噬相关蛋白Beclin1、LC3B-Ⅱ和LC3B-Ⅰ的表达,调控线粒体的自噬功能障碍,发挥神经元保护效应。

6.2 调控线粒体能量代谢障碍

线粒体是细胞的“能量工厂”,在能量代谢中发挥关键作用。线粒体通过脂质、类固醇和蛋白质代谢产生能量,并在调节Ca2+水平、维持ROS水平、调控细胞凋亡来维持细胞稳定性等方面发挥关键作用。线粒体结构和功能的异常,不仅阻碍细胞的能量需求,还可影响神经元通讯和细胞恢复能力,导致情绪障碍和精神异常[45]。研究[46]显示,抑郁模型大鼠前额叶皮层三磷酸腺苷(Adenosine triphosphate,ATP)的表达水平明显降低,电针“百会”“印堂”可通过上调ATP含量增加模型大鼠的糖水偏好率、减少强迫游泳中的不动时间发挥抗抑郁效应。由此可知,线粒体结构和功能异常所致的能量代谢障碍已成为抑郁症发病核心机制之一,而针灸可通过调控线粒体能量代谢水平发挥抗抑郁效应。

7 抗氧化应激损伤

生理状态下,脑内的氧化和抗氧化能力处于动态平衡中,这对维持机体的正常功能活动具有重要意义。当抑郁症发生时,脑内的氧化与抗氧化平衡被打破,总抗氧化能力水平下降,分泌大量的活性氧(Reactive oxygen species,ROS)自由基,诱导机体过氧化,产生丙二醛(Malonic dialdehyde,MDA)、过氧化氢(Hydrogen peroxide,H2O2)等大量氧化应激产物,诱发神经毒性反应,损伤神经元。研究表明[47],抑郁模型大鼠海马和额叶中MDA、环磷酸鸟苷-蛋白激酶G(cyclic guanosine monophosphate,cGMP)表达增加,超氧化物歧化酶(Superoxide dismutase,SOD)表达降低,电针“百会”“印堂”可通过下调cGMP、MDA含量,上调SOD含量发挥抗抑郁效应。Cheng等[48]探讨了针刺“上星”“风府”对抑郁模型大鼠氧化应激水平、转录因子-E2相关因子2/血红素氧合酶-1(Nuclear factor erythroid2-related factor 2/heme oxygenase-1,Nrf2/HO-1)信号通路的影响,结果显示针刺可通过提高Nrf2、HO-1蛋白和mRNA表达水平,减少ROS、H2O2等氧化应激产物含量。由此推测,针灸可通过相关信号通路来调节抗氧化物酶活性和氧化应激产物水平,提高机体的抗氧化能力。

8 小结

抑郁症的病因、病机十分复杂,属于多因素、多机制类疾病,目前尚无特异性的防治策略,临床用于治疗抑郁症的药物靶点较为单一,且副作用较大。因此,寻求发挥多种干预效应的防治策略是当前的研究重点,而针灸疗法具有“多层面、多途径、多靶点”的作用特点,及其“简便效廉、减副增效”的临床优势,受到广泛关注。本研究总结针灸治疗抑郁症的作用机制如下:①调控神经递质及其受体的表达,改善抑郁症的病理生理学基础;②调控小胶质细胞极化失调和相关炎症细胞信号通路的异常激活,抑制中枢炎症反应;③调控DNA甲基化、RNAi和组蛋白修饰等表观遗传学改变,发挥抗抑郁效应;④修复突触的形态结构损伤、调节突触相关蛋白及神经营养因子的表达,改善突触可塑性;⑤调节“微生物-肠-脑”轴功能异常,恢复肠道菌群的丰度和多样性;⑥调控线粒体自噬功能障碍和能量代谢障碍,改善线粒体的自噬水平和能量代谢水平;⑦调节抗氧化物酶活性和氧化应激产物水平,提高机体的抗氧化能力。

通过对现有文献的整理分析,笔者认为在今后的研究中应注重以下几方面内容:①重点关注不同针灸疗法(针刺、电针、艾灸和针+灸等)和不同刺激参数(电针频率、捻转频率和捻转角度等)之间的机制差异;②加强对不同穴位、穴方、刺激时长和疗程之间的机制对比研究;③强化实验设计的“病证结合”思想,复制抑郁症的证候模型,明确针灸作用机制的证候特异性;④充分利用中医学“整体观念”的学科优势和针灸“多靶点、多途径、多层面”的作用特点及其“简便效廉、减副增效”的临床优势,以更为全面、深入地探究针灸治疗抑郁症的作用机制。