ERK/CREB/BDNF 信号通路在抑郁症中的作用及中药干预研究进展

王丹辉 刘永辉 何乾超 高玉广 莫穷泽 刘琦琦

抑郁症是一种以情绪低落、兴趣减退、思维迟缓等为主要表现的心境障碍，被列为影响人类生活的第二大疾病[1]。在中国，抑郁症患病率约为4.2%，终生患病率接近7%，自杀率约为4%～10.6%，有自杀意念者达到90%[2-3]。其高患病率、高自杀率的特点，在严重损害人类身心健康与生活质量的同时，也为家庭和社会带来了严重的经济负担。抑郁症的发病机制尚未明确，近年来，细胞外信号调节激酶（extracellular regulated protein kinases，ERK）/环磷腺苷反应元件结合蛋白（cAMP responsive element binding protein，CREB）/脑源性神经营养因子（brain-derived neuro-trophic factor，BDNF）信号通路受到越来越多的关注，许多学者基于此通路研究和探讨抑郁症的发病机制及药物治疗抑郁症的作用机制。抑郁症隶属中医之郁病范畴，由于情志不舒、气机郁滞所致，临床上中药治疗抑郁症效果显著，与西药相比存在诸多优势[4]。本文就ERK/CREB/BDNF 信号通路在抑郁症中的作用及中药干预研究进展综述如下。

1 ERK/CREB/BDNF 信号通路的概述及其激活途径

ERK 作为丝裂原活化蛋白激酶（mitogenactivated protein kinase，MAPK）家族中的一员，广泛存在于大脑内，是将信号从表面受体传导至细胞核的关键，它能够通过Ras/ERK 信号通路激活一系列蛋白激酶参与多种生理反应，如神经细胞的增殖与分化、细胞形态的维持和细胞凋亡等。CREB 是一种选择性与环磷酸腺苷反应元件（cAMP response element，CRE）结合并调节基因转录的核蛋白，广泛分布于海马和大脑皮层，是胞内酶级联和效应基因反式激活的关键，需要被ERK 等磷酸化后形成phospho-CREB（pCREB）才能作为转录激活因子，进而调节靶基因BDNF 的转录，参与神经元兴奋、发育、凋亡、再生以及突触可塑性调节等多个环节。BDNF 被认为是介导中枢神经系统功能和结构可塑性的重要因子，能够长期调节兴奋性或抑制性突触的结构和功能，同时通过影响树突棘的功能来促进神经发生，并且对各种神经细胞的发育分化与生长再生具有维持和促进作用。在各种急性、慢性应激源的刺激下，机体产生一系列变化，释放出细胞信号因子与相关受体结合，于细胞膜上激活Ras 以完成细胞外刺激信号的传递，进一步刺激ERK 将信号从表面受体传递至细胞内。被刺激的ERK 与多种神经递质受体偶联，通过激活这些神经递质受体促进自身磷酸化，磷酸化后的ERK（phospho-ERK，pERK）进入细胞核内，与下游靶点CREB 相作用，促使CREB的丝氨酸-133 位点被识别发生磷酸化形成pCREB，pCREB 作为CREB 的活化状态，可以刺激BDNF 的表达，直接调节BDNF 的合成与转录，而BDNF 受CREB 调控，接收CREB 传导的信号。三者相互作用形成ERK/CREB/BDNF 信号通路，共同参与细胞变化、神经发生与疾病进展等过程。

2 ERK/CREB/BDNF 信号通路与抑郁症的关系

研究发现，ERK/CREB/BDNF 信号通路主要通过影响神经发生与细胞凋亡两方面参与抑郁症的发病。

2.1 ERK/CREB/BDNF 信号通路促进神经发生改善抑郁症 神经发生是包括从神经干细胞增殖并经历不对称分裂成为定向祖细胞或神经前体细胞，逐渐向功能区域迁移、不断发生可塑性变化并与其他神经元建立突触联系从而产生神经功能发挥作用的完整过程[5]。研究发现，磷酸化的ERK1/2（phospho-ERK1/2，pERK1/2） 可以进一步磷酸化转录因子CREB，两者被磷酸化激活可调节BDNF 基因转录，以诱导细胞神经发生，从而促进神经元存活，改善抑郁样行为[6]。ERK 作为细胞生长、分化和细胞对应激反应的调节因子，被报道有助于各种应激诱导的突触可塑性改变、神经发生，并与抑郁症的发病机制相关[7]。CREB 影响神经细胞的增殖与分化，研究发现CREB 激活后可促进神经发生，包括促进神经细胞增殖和提高新增细胞存活率，CREB 过表达可引起神经发生的上调起到抗抑郁作用[8]。同时，有学者发现CREB 在神经元发育期间较为活跃，在神经元生长发育中起重要作用，是神经元分化和存活的重要步骤[9]。作为CREB 的下游目标因子，BDNF 的合成与CREB磷酸化有关[10]，同时BDNF 参与了神经发生，通过上调BDNF 水平促进抑郁样行为恢复[11]。抑郁症动物模型证实，BDNF 表达降低会导致海马神经发生减少，并且出现抑郁行为，BDNF 在抑郁症大鼠海马过表达后可导致神经发生增加[12]。由此可知，ERK、CREB、BDNF 信号分子共同参与了神经发生的过程，ERK/CREB/BDNF 信号通路是抑郁症发生发展的关键的信号通路，也进一步说明了抑郁症与神经发生的密切关系。

2.2 ERK/CREB/BDNF 信号通路抑制细胞凋亡改善抑郁症 细胞凋亡指为维持内环境稳定，由基因控制的细胞自主有序的死亡，它涉及一系列基因的激活、表达以及调控等作用。其中神经细胞凋亡在维持组织稳态中起关键作用，同时也与抑郁症的发病机制相关。BDNF 的合成降低可以导致神经细胞凋亡，诱导抑郁行为[13]。抑郁症小鼠的ERK 表达显著降低，其海马表现出神经元缺失、凋亡[14]。在抑制BDNF 表达的情况下，发生细胞凋亡和神经变性，最终导致抑郁样行为。研究表明，pCREB 参与神经细胞凋亡过程，其部分由BDNF 介导，pCREB 过表达抑制神经细胞凋亡，而CREB 活性的抑制可促进神经细胞凋亡[15]。Wang 等[16]发现，显著上调pCREB、BDNF 的表达，不仅阻止了海马神经元的凋亡，而且改善了抑郁症大鼠的抑郁样行为。同时还有研究发现，抑郁症大鼠的pERK 表达降低，此外pCREB 蛋白表达水平以及BDNF 的mRNA 和蛋白表达水平均下降[17]。ERK 可以调节CREB 和BDNF 的表达，ERK 磷酸化可导致CREB 磷酸化，磷酸化后形成的pCREB 可以激活BDNF，从而导致细胞的变化，促进海马体中神经元的生长，增强神经元存活，抑制神经细胞凋亡，以发挥改善抑郁症的作用。

3 中药干预ERK/CREB/BDNF 相关信号通路治疗抑郁症

近年来中药治疗抑郁症效果显著，越来越多的专家学者通过使用中药干预ERK/CREB/BDNF 相关信号通路来研究其在抑郁症中的作用。

3.1 单味中药/中药单体成分/中药提取物 有研究利用Real-Time PCR 和Western blot 检测方法观察对药酸枣仁-合欢花对抑郁模型大鼠皮质ERK/CREB 通路中关键因子表达的影响，结果显示，使用酸枣仁-合欢花治疗能够改善抑郁模型大鼠的抑郁症状，同时可提高CREB、BDNF mRNA 及ERK1/2、pERK1/2、pCREB 蛋白的表达，说明对药酸枣仁-合欢花通过激活ERK/CREB 信号通路，提高通路中关键因子的表达，从而产生抗抑郁效应[18]。丹参酮ⅡA（TSA）是丹参的主要活性成分，有学者研究了TSA在治疗抑郁症小鼠模型中的作用，结果显示，抑郁症小鼠在海马中的pERK、pCREB 和BDNF 水平降低，而用TSA 处理后小鼠pERK 蛋白的表达显著增强，pCREB 与BDNF 的水平不断增加，抑制了神经元损伤及凋亡，显著改善了小鼠抑郁症相关的行为改变[19]。由此表明，抑郁症小鼠海马中的ERK/CREB/BDNF信号通路参与由TSA 诱导的抗抑郁作用。鸡血藤主要活性成分-鸡血藤总黄酮可以通过激活CREB/BDNF 信号通路，显著升高pCREB 和BDNF 的水平，以此改善神经可塑性功能障碍以及包括神经细胞排列不规则、分层不清、细胞核固缩、细胞间隙疏松增大、Nissl 小体减少、颜色变浅等在内的诸多神经细胞受损情况，从而起到改善抑郁症的作用[20]。人参皂苷是人参的主要活性成分，具有增强认知、抗抑郁和抗焦虑的作用，达玛烷皂苷元（DS）是人参总皂苷经碱性水解后提取的提取物，其具有较高的药理活性和生物利用度，可以通过调节ERK/CREB/BDNF 信号通路，显著上调抑郁小鼠海马和前额叶皮质BDNF、pCREB/CREB 和pERK/ERK 蛋白的表达，改善小鼠抑郁和焦虑样行为，包括社交回避、快感缺乏和绝望等[21]。在张莉等[22]的动物实验中，CORT 诱导后抑郁小鼠海马中pCREB/CREB、BDNF 蛋白表达水平显著下降，皂角刺水提取物可提高小鼠海马中pCREB/CREB、BDNF 蛋白的表达水平，经皂角刺水提物治疗后抑郁小鼠神经递质含量提高，CREB、BDNF 表达水平上调，可推测出皂角刺水提物通过提高神经递质浓度和调节CREB/BDNF 信号通路来缓解抑郁小鼠的抑郁样行为。

3.2 中药复方 Wang 等[23]采用疏郁胶囊治疗抑郁症大鼠，通过检测大鼠海马和额叶组织中的ERK、CREB 和BDNF 的表达水平，研究其对抑郁症大鼠的影响，结果显示疏郁胶囊及其成分显著上升对ERK、CREB 和BDNF 的表达，有效增加抑郁症大鼠的愉快感，提高其适应能力和兴奋性，改善相关抑郁症状。有研究则发现，醒脑解郁汤通过恢复抑郁症大鼠的p-ERK/ERK、p-CREB/CREB 和BDNF 的水平，促进皮质和海马中的神经细胞存活并保护神经细胞免于凋亡，从而发挥显著的抗抑郁作用[24]。当归补血汤能够通过不同程度地增强CREB、BDNF 和ERK mRNA的表达，改善大鼠的神经元萎缩，保护和重塑神经元，显著改善大鼠的抑郁症状，表现出抗抑郁作用[25]。而黄连解毒汤可上调海马的BDNF 和pCREB/CREB的表达，增强pCREB DNA 的活性，以改善抑郁症大鼠的快感缺失、运动活动减少、绝望状态和认知功能缺陷等抑郁样行为[26]。还有研究表明，醒脾解郁汤可显著增加蛋白CREB 和BDNF 的表达，在改善抑郁、相关学习记忆和认知功能障碍方面显示出相对令人满意的治疗效果[27]。正天胶囊可通过促进BDNF、pERK1/2 和CREB 蛋白的水平来提高神经细胞的增殖和迁移，诱导神经发生和调节神经营养信号通路，以此改善神经细胞损伤，提高抗抑郁能力[28]。此外，Fang 等[29]发现，逍遥丸可通过增加BDNF、CREB/p-CREB 的含量，抑制神经炎症反应，降低炎症指标水平，增强突触蛋白的表达，促进受损神经的恢复，改善神经细胞发生，从而减轻抑郁症状，起到神经保护作用。开心散是一种被广泛用于治疗情绪相关疾病的方药，尤其在治疗抑郁症以及学习和记忆缺陷等疾病上效果显著，Dong 等[30]通过应用开心散提高抑郁症大鼠pCREB、BDNF 及ERK/pERK 的表达水平，进一步调节参与神经细胞存活的相关基因的转录，增加神经细胞的活力，从而发挥抗抑郁和神经保护的作用。

4 结语与展望

抑郁症的发生发展是一个缓慢且由多种因素共同作用的过程，各种类型的转录因子、分子信号通路等参与其中，而ERK、CREB、BDNF 作为与抑郁症密切相关的重要调节因子，对中枢神经系统的多种类型神经细胞的生长、发育、分化和再生等都具有重要作用，它们可以通过激活ERK/CREB/BDNF 信号通路来影响神经发生与细胞凋亡等过程，从而参与抑郁症的发生发展，通过促进该信号通路活化，可进一步促进神经发生，抑制细胞凋亡，改善抑郁症状，实现抗抑郁效果。除此之外，众多研究表明中药可以通过增强ERK、CREB、BDNF 等因子的表达，上调其水平，进一步影响ERK/CREB/BDNF 相关信号通路，从而提高机体的抗抑郁能力，起到改善抑郁症的作用。由此可见，ERK/CREB/BDNF 信号通路的发现为研究抑郁症的发病机制及寻找相关干预靶点提供了新的依据。但目前中药干预治疗抑郁症的研究大多停留在动物实验阶段，由于人类基因与动物基因之间存在一定的差异，缺少相关临床实验会导致具体的临床治疗效应产生偏差，所以需要多开展相关临床研究，以提高临床治疗的准确性，为临床运用提供依据，为今后的抑郁症治疗提供新的思路。