基于神经血管单元稳态探索开心解郁方抗抑郁作用机制＊

张 颖，王联生，陈宇霞，黄世敬

（中国中医科学院广安门医院 北京 100053）

基于神经血管单元稳态探索开心解郁方抗抑郁作用机制＊

张 颖，王联生，陈宇霞，黄世敬＊＊

（中国中医科学院广安门医院 北京 100053）

神经血管单元（NVU）是以神经元、小胶质细胞、血脑屏障以及维持脑组织完整性的细胞外基质等多种成员组成的动态功能模块，NVU的主要成员是神经系统疾病发生发展的结构基础之一，参与了抑郁症的病理过程。抑郁症神经血管单元失稳态主要以神经血管解耦联、血脑屏障通透性增高及神经炎症反应等为特征。中药治疗抑郁症具有辨证论治、整体调节等优势，开心解郁方治疗抑郁症疗效显著，本文旨在从脑白质功能连通性、保护神经元及胶质细胞损伤、保护血管内皮细胞，修复血脑屏障以及减轻神经炎症等角度阐述开心解郁方对NVU的影响，为中医药治疗抑郁症提供新的理论依据和思路方法。

抑郁症 神经血管单元 开心解郁方 作用机制

抑郁症的发病机制目前尚不明确，除传统的单胺递质、HPA轴功能失调和神经营养学说等外，近年来神经血管单元（Neurovascular Unit，NVU）失稳态在其病理机制中的作用越来越受到大家的关注。目前认为NVU与抑郁症之间存在明显相关性，NVU失稳态可导致抑郁症的发病、是抑郁症发病的病理生理基础[1]。中医强调整体原则，辨证论治，抑郁症以元气亏虚为本，气血痰浊郁滞为标，临床多本虚标实，治疗应以培元补虚、开郁化滞为其总则，黄世敬教授通过10余年的临床经验总结和深入研究，深入挖掘和传承名老中医经验，凝炼其学术思想，在“开心散”和“四逆散”的基础上，形成开心解郁方，此方益气开郁，治疗抑郁症疗效显著。透过其以益气为先而后开郁的治则结合目前神经血管单元重构学说，本论文着重阐述开心解郁方对抑郁症患者神经血管单元微结构的干预和保护作用。

1 神经血管单元与抑郁症的关系

NVU的概念由2002年美国中风研究组提出，是神经系统结构和功能的基本单位，旨在强调神经元-星形胶质细胞（Astrocyte，AST）-血管内皮细胞（vascular endothelial cell，VEC）之间的相互联系和相互作用的重要性，NVU以神经元、小胶质细胞、血脑屏障（blood brain barrier，BBB）以及维持脑组织完整性的细胞外基质为其结构基础[2,3]。NVU是神经细胞和内皮细胞之间相互偶联的动态平衡，通过细胞-细胞间信号、串话等机制，共同参与神经血管重塑，调节神经递质达到动态平衡，维护血-脑稳定，任何成分的损伤均可能影响整个单元的功能。抑郁症的发生与不良的社会生活环境密切相关，长期的应激性生活事件是诱发抑郁症的主要因素之一[4,5]，研究发现，慢性应激可导致神经元与神经胶质细胞坏死、凋亡增多，树突分支明显减少，脑微血管及内皮细胞受损，提示慢性应激引起的NVU超微结构组分的损伤及其功能的失稳态可能参与了抑郁症的病理生理过程。海马神经元损伤及可塑性障碍是抑郁症重要发病机制之一，长期的慢性应激可导致海马特别是齿状回等区域神经元可塑性降低、再生减少、凋亡增加、萎缩等病理改变，与抑郁症学习、记忆和行为障碍密切相关[6]。而抑郁症的电休克治疗以及部分抗抑郁西药的作用机制正是通过保护海马新生神经元和促进神经再生发挥作用[7]。星形胶质细胞是中枢神经系统中分布最广、数量最多的一类细胞，在抑郁症的发病中扮演重要角色，参与了脑血流、BBB通透性、能量代谢等过程的调节。星形胶质细胞的丢失与抑郁症海马、杏仁核、扣带回皮质和前额的功能紊乱明显相关[8,9]。郑晓霓等[10]研究发现抑郁症模型大鼠海马CA3区血管出现口径变大，内皮细胞形态不规则，提示脑微血管及内皮细胞损伤参与了抑郁症病理过程。

2 开心解郁方对神经血管单元的影响

开心解郁方治疗抑郁症临床疗效显著，临床观察显示其提高认知能力、改善抑郁情绪的临床总有效率达88.57%[11]。研究发现开心解郁方的抗抑郁机制可能与改善NVU稳态平衡，保护神经元、星形胶质细胞、血脑屏障等NVU超微结构功能相关。

2.1 增强脑白质功能连通性，改善抑郁症状

脑部不同区域白质，所属功能各异，脑室周围白质边缘环路纤维与认知能力和情感相关，其功能障碍可导致认知能力下降，抑郁情绪发生，是认知障碍和情绪低下的病理生理基础[12]，改善白质纤维生理结构可逆转抑郁症状。我们课题组磁共振功能成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）结果提示抑郁症患者的前左侧额叶、岛叶及右侧顶叶边缘回及扣带回等区低频振幅（amplitude of low-frequency fluctuation，ALFF）值下降，左侧额叶、丘脑和顶叶，右侧颞部、顶叶等部位局部一致性（regional homogeneity，ReHo）降低，脑白质纤维功能的连通性障碍，开心解郁方治疗后，右侧前额叶下回三角部、右侧中央前回、左侧中央前回、右侧背外侧前额叶上回、第二行右侧颞下回、右侧前楔叶ALFF值差异增加，右侧额中回、左侧中央前回、左侧颞上回、左侧小脑ReHo值增加，可见开心解郁方能调解多个功能脑区白质的连通性，恢复多脑区神经传递通路，改善患者的认知与情绪障碍[13]。

2.2 保护神经元及胶质细胞损伤

研究发现，抑郁症可导致脑白质变性，与情感相关的海马及额叶和皮层萎缩变小，海马神经元数目显著减少[14-16]。持续的抑郁或应激状态下神经元萎缩、突触密度下降，内侧前额皮质中神经胶质细胞凋亡坏死，数量减少，髓鞘形成障碍，纤维数量减少等白质损伤性病理改变而出现神经信号传递功能减弱，甚至消失。药物干预或训练学习可加强神经细胞间连接而促进脑神经元结构和功能重塑而改善抑郁状态[17,18]。本课题组通过多次动物实验显示慢性应激抑郁症模型大鼠行为学发生改变，强迫游泳不动时间增加、水迷宫潜伏期延长，糖水消耗百分率下降[19]，形态学检测包括电镜和HE染色可见神经细胞数目减少，白质纤维组织间隙水肿，间隙增宽，海马神经元凋亡数目增加，白质纤维排列紊乱。而开心解郁方治疗后大鼠行为学得到明显改善，学习记忆能力增强，糖水比值增高，形态学显示神经元细胞损伤程度减轻，组织间隙水肿减少。可见开心解郁方对神经组织的病性损伤有改善作用，可减轻慢性应激导致的神经元及胶质细胞的凋亡与坏死[20,21]。通过检测凋亡相关蛋白B淋巴细胞瘤-2（B-cell lymphoma-2，bcl-2）、Bcl-2相关 X 蛋白（Bcl-2 Associated X Protein，Bax）的表达，发现开心解郁方使Bcl-2蛋白表达增强、Bax蛋白表达降低，可见开心解郁方对神经元及少突胶质细胞的保护作用，其机制可能与调节凋亡相关蛋白Bcl-2和Bax的表达相关[22]。

2.3 促进BDNF和GFAP表达

脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophicfactor，BDNF）可促进神经元的生长发育，维持成年后神经元的生存和功能。应激和抑郁导致突触信号转导途径的紊乱，与BDNF介导的原肌球蛋白相关激酶B受体的信号通路功能障碍有关，BDNF对应激所诱导的海马神经损伤和修复有重要的调节功能，可维持神经元的分裂、神经纤维生长，神经元存活[23]，促进海马神经元轴突、树突的生长，轴突树突的重构和神经发生等，对慢性应激下的海马神经可塑性具有调控作用[24]。星形胶质细胞在神经回路的发育和神经元的生存维持中发挥了重要作用，胶原纤维酸性蛋白（glial fibrillary acidic protein，GFAP）是存在于星形胶质细胞内特有的细胞骨架蛋白，被认为是星形胶质细胞成熟的标志，能维持星形胶质细胞形态结构的稳定，可反映神经细胞损伤程度，在正常情况下其表达较少，缺血后被诱导增加，促进神经修复[25]。本课题组在对抑郁症模型大鼠做了行为学检测后，取海马组织用PCR和Western blot方法检测BDNF、GFAP等基因和蛋白表达，发现抑郁症模型大鼠BDNF、GFAP基因和蛋白与正常大鼠比较表达降低，而开心解郁方药物干预后其表达增强，由此可见开心解郁方可通过促进BDNF和GFAP表达，改善抑郁症大鼠神经元和星形胶质细胞损伤。

2.4 保护血管内皮细胞，修复血脑屏障

抑郁症尤其是血管性抑郁多以心脑血管疾病为发病基础，脑缺血往往是其诱因，缺血缺氧等可引起NVU失稳态导致神经血管脱耦联。开心解郁方具有活血化瘀之功效，能够改善脑血流量及微血管内环境[21]。基质金属蛋白酶（matrix metalloproteinases，MMPs）是一组同源的中性蛋白酶基因家族，在缺血缺氧和炎性因子作用下，MMP-2和MMP-9可由血管内皮细胞、神经细胞、小胶质细胞等合成，MMP-2和MMP-9可破坏血管基底膜的完整性，造成NVU失稳态、神经元损伤和功能障碍[26]。组织型纤溶酶原激活物（Tissue-type plasminogen activator，t-PA）是体内纤溶系统的生理激动剂，在中枢神经系统t-PA主要参与了调节血脑屏障的通透性和突触的可塑性。在慢性脑缺血过程中，t-PA具有重要的神经保护作用，其调节血脑屏障通透性的作用有益于内皮细胞的迁移和血管重建，对BDNF的激活作用和调节突触的可塑性作用有益于神经元的修复和重生[27]。本课题组进一步观察开心解郁方对抑郁症模型大鼠MMP-9、t-PA以及血管内皮生长因子（vascular endothelial growth factor，VEGF）表达影响，发现开心解郁方能够提高抑郁症模型动物MMP-9、t-PA及VEGF等表达[28,29]，改善其认知和学习能力，可见开心解郁方能够保护血管内皮细胞，促进血管重构。

血脑屏障是循环系统和中枢神经系统之间的一个扩散屏障，由脑的微血管系统即内皮细胞、星形胶质细胞终足、基底膜和周细胞等组成，BBB对于中枢神经系统内环境的稳态的维持具有重要意义[30]。紧密连接蛋白-1（Claudin-1）和紧密连接蛋白-5（Claudin-5）是其主要的屏障蛋白，被认为是血脑屏障功能正常与否的敏感指标。抑郁症模型大鼠Claudin-1、Claudin-5表达显著降低，血脑屏障功能紊乱，而开心解郁方治疗后可恢复其表达异常，维持BBB正常功能，改善抑郁症状[31]。

2.5 减轻神经炎症

神经炎症在抑郁症的病理过程中具有重要作用，抑郁症的神经炎症假说认为炎症可减少5-羟色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）的合成，在小胶质细胞激活状态下减少突触间隙5-HT水平。同时，炎症对于5-HT受体活性以及5-HT转运体活性具有明显抑制作用[32]。通过给予白介素 1（interleukin-1，IL-1）、干扰素γ（interferon γ，IFN-γ）、脂多糖（Lipopolysaccharides，LPS）以及肿瘤坏死因子-α（tumor necrosis factor，TNF-α）等促炎症因子诱导全身炎症性反应可导致情绪低落、快感缺乏、兴趣降低等抑郁行为[33]，而给予抗抑郁治疗后这些炎症细胞因子可明显降低，抑郁症状明显改善[34]。研究显示，神经炎症对于抑郁症患者NVU功能具有重要影响，可明显降低NVU功能，同时增加BBB通透性，该过程被认为是大脑遭遇创伤、感染或其他疾病的普遍性反应，是抑郁症的发病机理之一[35]。通过检测抑郁症模型大鼠血清中白介素1β（interleukin-1β，IL-1β）、白介素2（interleukin-2，IL-2）、白介素6（interleukin-6，IL-6）和TNF-α表达水平发现这些炎症因子在模型大鼠中表达显著增加，开心解郁方治疗后其表达均显著降低，提示开心解郁方可调节血清中炎症细胞因子的高表达，从而改善抑郁症状[36]。

3 结语

NVU功能的稳态对于中枢神经系统功能的正常发挥至关重要，与抑郁症的发病密切相关。NVU功能的正常发挥主要依赖于神经元-胶质细胞-血管内皮细胞-细胞基质之间的相互作用所构成的神经微环境网络。其中任一组分受到损伤，动态平衡遭到破坏即可导致功能异常。开心解郁方治疗抑郁症临床疗效显著，其机制可能与保护神经元及胶质细胞损伤、保护血管内皮细胞，修复血脑屏障、减轻神经炎症等相关，充分体现了开心解郁方治疗抑郁症多靶点、多环节，整体功能调节的特性，也为中药针对NVU的抗抑郁策略提供了理论依据，深入阐明中药对于抑郁症NVU功能稳态的调控机制，将为抑郁症的预防、诊断和治疗提供新的思路和方法。

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Effect of Kai-Xin Jie-Yu Decoction on Regulation of Neurovascular Unit of Depression

Zhang Ying,Wang Liansheng,Cheng Yuxia,Hang Shijing
(Guang’anmen Hospital,China Academy of Chinese Medical Sciences,Beijing 100053,China)

The neurovascular unit(NVU)is a dynamic functional module composed of neurons,microglia,blood-brain barrier(BBB)and the extracellular matrix that maintains the integrity of brain tissues.The chief members of NVU are one of the structural bases of the development of nervous system diseases.And they are involved in the pathological process of depression.The NVU instability of depression is characterized by the uncoupling of nerve and blood vessels,the increase of BBB permeability and the inflammatory response.Traditional Chinese medicine(TCM)has many advantages in the treatment of depression,and the effect ofKai-Xin Jie-Yu(KXJY)decoction in treating depression is remarkable.The purpose of this study was to explain the effect of KXJY decoction on NVU in terms of the functional connectivity of brain white matter,the protection of neurons and glial cells,the protection of vascular endothelial cells,the repair of BBB and the reduction of inflammation.It provided a new theoretical basis and method for the treatment of depression in TCM.

Depression,neurovascular unit,Kai-Xin Jie-Yudecoction,action mechanism

10.11842/wst.2017.08.017

R285

A

2017-02-19

修回日期：2017-06-23

＊ 国家自然科学基金（81573790）：基于lncRNA-miRNA网络对神经血管单元稳态调控探讨益气开郁中药抗抑郁机制，负责人：黄世敬；北京市科技计划（Z161100001816013）：开心解郁丸治疗血管性抑郁的成药性研究，负责人：黄世敬。

＊＊ 通讯作者：黄世敬，贵州道真人，医学博士，博士生导师，中国中医科学院广安门医院研究员、主任医师，主要研究方向：中医脑病、抑郁症及中药研发。

（责任编辑：张 静，责任译审：王 晶）