CRF1受体调节及其信号通路与情感障碍的关系

郭 斌 胡晓梅 钟静玫 白 洁 (昆明理工大学医学院，云南 昆明 650500)

情感障碍表现为焦虑，抑郁，双向情感障碍等。严重影响了人们的日常生活和工作〔1〕。情感障碍疾病的发生与应激有着密切的关系，一般人为过度应激后产生焦虑，抑郁等行为，而促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)作为应激反应中的关键调节因子，在情感障碍疾病中起到重要作用〔2〕。CRF1受体特异拮抗剂在鼠类和恒河猴模型上表现出抗焦虑、抗抑郁样行为的作用〔3〕。小鼠脑室内注射CRF会使小鼠活动行为下降，产生焦虑，抑郁行为〔4〕。本研究旨在对CRF1受体调节及其信号通路与情感障碍的机制做一综述。

1 CRF及其受体

CRF是一种由41个氨基酸组成的神经内分泌肽，协调与应激相关自主神经、免疫、生理和行为反应。分泌CRF神经元主要位于下丘脑室旁核(PVN)，以及海马、杏仁核、纹状体、蓝斑和背缝核等情感相关脑区〔5〕。正常应激下PVN合成和释放CRF到垂体门脉，激活垂体上CRF1受体，促进腺垂体细胞合成分泌促肾上腺皮质激素(ACTH)，ACTH作用于肾上腺皮质，引起糖皮质激素释放，调节机体各系统以应答应激。但持续应激时，CRF过度分泌，被认为导致情感障碍的发生〔6〕。

CRF受体家族包括两个位于细胞膜上的G蛋白耦联受体，CRF1受体和CRF2受体。CRF1受体广泛分布在与应激和情感调节相关脑区，如垂体、大脑皮质、下丘脑、海马、杏仁核、小脑、蓝斑等，其中以垂体、前额皮质含量最高;而CRF2受体主要分布在外周，如心血管和骨骼肌等，中枢神经系统有部分表达。从受体的分布可以看出，在协调应激及情感相关行为时，CRF1受体发挥关键作用。而CRF2受体调节应激相关行为，目前仍不明确〔4〕。

2 CRF1受体调节及其与情感障碍的关系

2.1 CRF1受体调节 Dautzenberg等〔7〕研究发现G蛋白耦联受体激酶(GRK)及β-arrestin在CRF1的调节中起重要作用。在CRF受体表达的前脑以及杏仁核神经元中，GRK及β-arrestin家族普遍表达。当CRF刺激时，GRK磷酸化CRF1受体IC3环上301到306位以及C末端丝氨酸，苏氨酸位点后，随后调节β-arrestin与CRF1受体上磷酸化位点结合，与CRF1受体结合的β-arrestin释放出C末端，通过与胞吞蛋白如:网格蛋白，衔接蛋白等结合，导致CRF1受体脱敏，内吞，下调细胞膜上CRF1受体的含量〔8，9〕。当反义核苷酸干扰Y79细胞中GRK转录时，CRF1受体的同源脱敏被抑制达65%〔10〕。同时在AtT-20垂体细胞中也发现，CRF刺激30 min，膜上β-arrestin迅速与CRF1受体磷酸化位点结合，并促使受体内化作用发生〔11〕。而当敲除β-arrestin基因时，CRF1受体内化，脱敏被抑制〔12〕。

2.2 CRF1受体调节与情感障碍关系 在正常情况下，CRF刺激使得GRK及β-arrestin对CRF1受体作用，促进受体发生脱敏和内吞，下调细胞膜上受体含量，终止CRF作用。但在情感障碍患者中发现GRK对CRF1受体的磷酸以及β-arrestin与受体结合均被抑制，受体的脱敏调节被破坏〔13〕。

Rao等〔14〕在对双向情感障碍患者尸检研究发现，患者脑内杏仁核和前额皮质等处GRK的蛋白及mRNA含量明显下降，CRF1磷酸化程度下降，GRK导致的CRF1受体脱敏被抑制。同时Golan等〔15〕在临床研究上也发现在抑郁患者脑内β-arrestin的表达降低，CRF1受体脱敏、内化作用被抑制，CRF1受体被过度激活，治疗后患者脑内 β-arrestin的表达有一定的恢复。在对神经胶质瘤细胞C6研究发现，抗抑郁药刺激可以导致细胞内β-arrestin蛋白表达增加，促进了 CRF1受体的脱敏〔16〕。此外，过度应激还使得GRK的活性下降，改变下游5-羟色胺(5-HT)，去甲肾上腺素和多巴胺等神经递质传递，5-HT，去甲肾上腺素和多巴胺等神经递质的低下是导致情感障碍发生的重要标志。在情感障碍患者中CRF1内化，脱敏的抑制，会使得CRF1受体持续激活，导致下游信号通路传导异常，这可能是促进情感障碍疾病发展的重要原因。

3 CRF1受体相关信号通路与情感障碍的关系

大量实验证明CRF1受体信号通路在情感障碍疾病中起到重要作用，信号通路调节的异常使得下游转录因子转录及蛋白表达发生异常，导致疾病的出现。目前报道由CRF1受体所起始并与情感障碍密切相关的信号通路主要有:①腺苷酸环化酶-蛋白激酶A通路(AC-PKA);②磷脂酶C-蛋白激酶C通路(PKC-PLC);③细胞外信号调节激酶-丝裂原活化蛋白激酶通路(ERK-MAPK)。

3.1 腺苷酸环化酶-蛋白激酶A通路 焦虑或抑郁等情感障碍疾病常与AC-PKA通路紊乱有关。小鼠强迫游泳实验发现敲除AC5基因的小鼠会表现出抗抑郁作用〔17〕。同时向酒精戒断所导致的焦虑小鼠杏仁核定向注射PKA抑制剂，小鼠在“十”字迷宫的开放臂的访问次数和停留时间明显增加，说明小鼠焦虑样行为得到了一定的缓解〔18〕。在许多内生细胞中激活CRF1受体，使受体第三细胞内环(IC3)与Gsα耦联，激活AC，导致第二信使 cAMP增加〔19〕，促进 PKA磷酸化，激活下游cAMP应答元件结合蛋白(CREB)等转录因子〔20〕。Sheng等〔21〕研究发现，CRF激活海马神经元上CRF1受体，导致AC-PKA通路放大，随后上调血清和糖皮质激素调节蛋白激酶(SGK-1)的表达，SGK-1是一种在应激及糖皮质激素的作用时上调，并具有促进神经元突触可塑性调节的蛋白激酶，研究证明SGK-1促进了创伤后应激障碍的发展以及由应激诱导抑郁的复发〔22〕。在高表达CRF的转基因小鼠中也发现SGK在前脑和边缘脑区的表达增加，小鼠表现出焦虑样行为〔22〕。

小脑颗粒细胞中，CRF1受体激活AC-PKA通路上调脑源性神经生长因子(BDNF)的表达〔23〕，而CRF1受体的激活AC，调节cAMP以一种不依赖于PKA的方式促进cAMP活化的鸟嘌呤交换因子(Epac)〔24〕，随后Epac会促进BDNF的受体TrkB转移到细胞膜上，增强BDNF的作用。因此，CRF1受体可以通过AC-PKA信号通路BDNF及TrkB受体转移到膜上增强BDNF对神经元的作用，进而调节神经突触可塑性和神经元的再生，但是这些过程在焦虑和抑郁等疾病中被破坏〔25〕。事实上，尸检研究报告也发现精神分裂及抑郁自杀者的前额皮质和海马BDNF和TrkB的mRNA及蛋白表达水平下降〔26〕。

3.2 磷脂酶C-蛋白激酶C通路 研究证实PLC-PKC信号通路的紊乱与焦虑以及自杀行为密切相关，对自杀患者尸检发现，死者前额皮质以及海马中PKC的蛋白表达异常〔27〕。在外周细胞中激动剂激活CRF1受体可以同时调节AC-PKA以及PLC-PKC信号通路，而在另外的一些细胞中CRF1受体唯一的信号是通过耦联到Gqα上，随后促使PLC的形成，调节钙从内质网释放，并且使PKC快速转移到膜上〔28〕。在中脑多巴胺能神经元中，CRF1受体耦联到Gqα上激活PLC，随后调节PKC促进细胞内的钙流动〔29〕。细胞内钙流的增加，会导致大量钙离子沉积于线粒体，影响氧化磷酸化的电子传递过程，ATP合成障碍，致使神经元的代谢发生障碍，神经元损伤，加重情感障碍疾病的发展。同时，Luscher等〔30〕在过度应激导致的抑郁小鼠中发现CRF1受体调节的PLC-PKC信号可以延长前额皮质椎体神经元中血清素所调节的γ-氨基丁酸(γ－aminobutyric acid，GABA)的释放，进而调节GABA所抑制的神经递质的释放，导致5-HT等单胺类神经递质的释放被抑制(5-HT等神经递质低下是抑郁症的重要标志)，促进了抑郁症的发展〔30〕。

3.3 细胞外信号调节激酶-丝裂原活化蛋白激酶通路 CRF1受体还可以激活多条MAPK通路，但是ERK-MAPK是其中的主要信号通路〔31〕。在前脑定向缺失CRF1受体小鼠中，由脑内注射CRF所导致杏仁核和海马中ERK-MAPK信号激活以及焦虑样行为被抑制〔31〕。而与正常小鼠相比，高浓度CRF过度激活小鼠的海马区CRF1受体，会引起ERK-MAPK通路过度激活，并最终导致在悬尾实验及强迫游泳实验中小鼠不动时间明显增加〔32〕。在对情感障碍患者临床研究发现，患者脑内CRF1受体ERK-MAPK信号可以刺激谷氨酸δ2受体转运到树突，调节杏仁核突触谷氨酰胺传递，进一步调节神经元突触可塑性。同时CRF的过度分泌会导致CRF1受体激活ERK-MAPK通路，导致抑制型和兴奋型神经递质间的失衡，导致神经元凋亡〔33〕。

ERK-MAPK通路还与 CRF1受体脱敏有关，CRF刺激CATH细胞激活ERK-MAPK信号调节SP-1和AP-2的转录，上调GRK的表达，促进了CRF1磷酸化以及受体的脱敏〔34〕。但在双向情感障碍患者中发现，CRF通过ERK-MAPK上调GRK的过程被破坏，导致CRF1受体脱敏被抑制，使得CRF1受体被过度激活〔14〕，这可能是使得情感障碍的病情恶化的重要原因。

由此可见，情感障碍条件下CRF1受体激活导致的 ACPKA，PLC-PKC及ERK-MAPK信号通路的紊乱，促进焦虑，抑郁等情感障碍疾病的发生和发展。但各通路间并不完全独立，存在着交联和交互作用，例如激活cAMP可以促进Epac调节PLC-PKC，在一些B-Raf高表达的细胞中，PKA信号通路促进CRF1受体激活下游的ERK-MAPK通路〔31〕，而在对HEK293细胞的研究中发现，PI3K通路有助于CRF1受体调节ERK的激活〔35〕。各条通路间相互作用，相互调节，共同促进情感障碍的发生。

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