糖皮质激素受体基因甲基化在抑郁症中的作用研究进展

付治凤，马 浩，陈春林

（宜春学院1.化学与生物工程学院，2.美容医学院，江西宜春 336000）

抑郁症是以持久地情绪低落、悲观和睡眠障碍等为主要特征的精神类疾病，严重者常常伴有自杀念头或行为［1］。据世界卫生组织统计，抑郁症已成为世界第4大疾患，预计到2020年，可能成为仅次于冠心病的第二大疾病［2］。抑郁症的发病机制涉及单胺类神经递质假说、神经内分泌假说、神经可塑性和脑源性神经生长因子假说等，但其具体发病机制尚未阐明［3］。近年来，表观遗传学从基因环境因素的角度研究应激对人类行为的影响发现，环境因素可引起DNA甲基化、组蛋白乙酰化和miRNA调控等表观遗传学修饰，在不改变基因组序列的情况下对基因转录进行调控，从而影响人类的生理和行为［4-6］。DNA甲基化是最常见的表观遗传学调控方式，在DNA甲基转移酶的催化下，CpG二核苷酸中的胞嘧啶被选择性地添加甲基，形成5-甲基胞嘧啶［7］。目前研究较多的糖皮质激素受体（glucocorti⁃coid receptor，GR）基因甲基化和脑源性神经营养因子基因甲基化都在抑郁症的发病中起着重要作用。

GR在抑郁症的发生发展以及治疗中扮演着重要的角色。多种环境因素（包括孕期感染、社会压力和发育早期受虐等生活负性事件）都可能导致抑郁症的发生，而研究发现，这些环境因素可增加GR基因启动子的甲基化［8-9］。近年来研究发现，GR基因甲基化可通过调控GR的表达参与抑郁症病理生理机制。本文就GR基因甲基化与抑郁症关系的研究进展进行综述，为深入探究抑郁症的表观遗传学调控机制、提高抑郁症的诊断和治疗水平提供参考。

1 糖皮质激素受体在抑郁症中的作用

GR是可溶性单链多肽组成的磷蛋白，人GR基因（NR3C1）位于5号染色体上，通过不同剪切方式剪切生成GRα和GRβ 2种蛋白亚型［10］。GRα是经典的糖皮质激素（glucocorticoid，GC）的配体结合蛋白，广泛存在于脑内神经元和神经胶质细胞，与GC结合后活化形成复合物进入细胞核，通过与DNA上GC反应元件结合，调节靶基因的表达，在抑郁症、糖尿病、库欣病和心血管疾病等中发挥着不可忽视的作用［11-12］。而GRβ仅存在于下丘脑和海马神经元，不与任何配基结合，因此不具有激活转录作用，但其可通过与GRα形成二聚体抑制GRα功能，作为GC的内源性抑制剂，对GC的生理和药理功能起到负调节作用，与溃疡性结肠炎、哮喘和风湿性关节炎等GC抵抗性疾病有关，是GC抵抗的可能机制之一［11，13］。

抑郁症或慢性应激可导致血及脑中GC水平持续升高，海马等脑区的GR表达和（或）功能下调，导致内源性GC无法完成由其受体GR介导的负反馈调节，这一过程被认为是应激所致抑郁症最直接的生理生化基础［14］。动物实验发现，垂体和海马GR基因敲除的小鼠都能引起下丘脑-垂体-肾上腺（hypo⁃thalamic-pituitary-adrenal，HPA）轴功能亢进，负反馈调节受抑制，最终导致神经内分泌系统功能异常和抑郁样行为［15］。临床研究发现，50%抑郁症患者HPA轴功能亢进［16］。Pérez-Ortiz等［17］尸检自杀抑郁症患者脑部发现，抑郁症患者杏仁核中GR基因表达降低48%，GR蛋白表达降低42%。目前研究提示，一些抗抑郁药物可通过调节GR功能发挥抗抑郁作用。三环类抗抑郁药物能增加大鼠下丘脑和海马神经元GR亲和力和GR基因表达，提高机体对GC的敏感性，修复GR介导的HPA轴负反馈调节［18］。Young等［19］通过对比19例抑郁症患者服用GR拮抗剂米非司酮（RU486）和安慰剂之后的效果发现，服用RU486的抑郁症患者空间记忆能力和语言流畅性提高，Hamilton抑郁量表评分降低。同时研究表明，RU486可能通过引起代偿性GR数量上调，继而增强HPA轴的负反馈调节来发挥抗抑郁效应［20］。以上研究结果提示，GR在抑郁症的发病机制和治疗中起到关键作用，具体机制尚未阐明，但GR基因甲基化很可能在其中起重要调控作用。

2 糖皮质激素受体基因甲基化修饰与抑郁症

2.1 GR基因甲基化

NR3C1基因包含9个外显子和8个内含子，在啮齿动物体内有同源序列存在［9］。人类第一外显子被内含子分割为至少13个小片段，分别是1A1，1A2，1A3，1I，1D，1J，1E，1B，1F，1C1，1C2，1C3和 1H，啮齿动物为9个片段，分别是11，14，15，16，17，18，19，110和111，每个片段以其邻近的内含子为启动子［21］。人类的外显子1F与啮齿动物的17是同源序列，被认为是具有脑组织特异性的启动子，其mRNA存在于海马、BDCA2+外周血树突状细胞和CD8+T细胞［22］。而NR3C1第一外显子及其启动子的甲基化可以导致整个基因表达降低或不表达。由此可见，DNA甲基化对NR3C1基因的调控起着十分重要的作用［23］。

2.2 神经生长因子诱导的蛋白A结合位点甲基化对GR受体的调节作用

Weaver［24］发现，人类NR3C1编码序列中的 2个GC碱基对通常处于非甲基化状态，一旦被甲基化，该基因则失去结合神经生长因子诱导的蛋白A（nerve growth factor inducible protein A，NGFI-A）的能力。NGFI-A作为即刻早期反应基因家族的一员，可与靶基因启动子上特异的结合位点作用而调控下游靶基因的转录与表达。正常情况下，NR3C1基因第一启动子区域的GCGGGGGCGG位点与NGFI-A结合，调控NR3C1基因的转录。该结合位点的甲基化导致GR表达降低，从而影响GR-GC的功能，导致HPA轴功能亢进和抑郁症的发生［25］。动物实验发现，小鼠出生后缺少抚摸和舔等爱抚行为，其成年后海马内NR3C1基因甲基化水平升高，阻止了NGFI-A与之结合，抑制了NR3C1基因的转录，从而导致HPA轴的负反馈抑制减弱，焦虑和抑郁样行为增多［26］。在临床上，Oberlander等［27］研究发现，母亲患有产前抑郁症会引起新生儿NR3C1基因NGFI-A结合位点甲基化和皮质醇水平增加。这些结果表明，NR3C1基因NGFI-A结合位点甲基化在调节基因转录和HPA轴功能中具有重要作用。

饮食、遗传因素和生命早期社会应激等，特别是早年生活负性事件，都能导致GR基因甲基化水平发生改变，而这种改变可进一步调控GR基因启动子的作用，引起焦虑、抑郁等多种精神疾病的发生。McGowan等［28］也发现，有童年创伤史的自杀者NGFI-A结合位点1F启动子区甲基化水平升高，GR mRNA水平降低，导致海马内GR表达降低。然而无童年创伤史的自杀者与无精神病史的对照组相比，GR基因甲基化水平并无明显差异。提示促使GR基因NGFI-A结合位点甲基化增加、GR表达降低和HPA轴功能失调的重要因素是早年生活负性事件，而非自杀。

2.3 GR基因甲基化在抑郁症中的作用

近年来，大量临床研究表明，GR基因甲基化与抑郁症之间存在相关性。王崴等［29］筛选出22名产后抑郁症患者和26名健康对照产妇，采用酶联免疫吸附法检测发现，与健康对照产妇相比，产后抑郁症患者晨起血清基础皮质醇水平明显升高，给予地塞米松后，下降幅度减小；采用重亚硫酸盐测序法检测发现，产后抑郁症患者外周血GR基因启动子1F区甲基化水平较健康对照产妇显著升高。以上结果表明，产后抑郁症患者伴随HPA轴活性增强，其发病机制可能与GR基因1F启动子区甲基化上调和该基因表达下调抑制HPA轴负反馈调节有关。Seewoobudul等［30］对比伴有童年创伤的抑郁患者、不伴有童年创伤的抑郁症患者以及不伴童年创伤的健康对照者中淋巴细胞GR 1F启动子区13个CpG位点的甲基化程度。结果发现，与健康对照组比较，抑郁症患者在CpG岛的7位点甲基化水平显著升高，8位点甲基化显著降低。有童年创伤史的抑郁症患者DNA甲基化水平高于无童年创伤史的抑郁症患者和健康对照组。而无童年创伤史的抑郁症患者和健康对照组间未发现明显差异。进一步证实童年创伤是影响抑郁患者NR3C1基因1F启动子区DNA甲基化水平、导致抑郁发生的重要因素。Radtke等［31］也证实了儿童受虐与GR基因1F启动子甲基化的相关性，且该位点的甲基化与抑郁、边缘人格障碍等精神症状联系密切。

研究者通过建立母婴分离小鼠模型研究发现，母婴分离的小鼠成年后活动能力降低，糖水消耗量下降，前额叶皮质和海马中NR3CR1基因甲基化水平升高，且海马NR3CR1基因CpG13，CpG14和CpG17位点甲基化水平升高［32-33］。提示早期母婴分离导致的小鼠抑郁样行为和NR3CR1基因甲基化水平升高有关。Witzmann等［34］建立急、慢性应激大鼠模型发现，急性应激可增加大鼠下丘脑室旁核和皮质NGFI-A表达，降低下丘脑室旁核NR3CR1基因CpG4位点甲基化水平，升高海马CpG7，CpG8，CpG11和CpG8位点的甲基化水平，对GR基因17甲基化水平和GR表达无影响。慢性社会应激可增加血清皮质酮的浓度，降低外周血GR的表达，同时引起肾上腺和垂体总的GR基因17甲基化和下丘脑室旁核CpG7位点甲基化的增加。结果发现，急慢性应激引起GR基因甲基化发生在不同的组织，可能存在一定的组织特异性，且2种应激组中下丘脑室旁核GR基因甲基化都发生了改变，这种改变可能在大鼠围生期已经形成，而非急慢性应激的结果，其中复杂的机制尚需进一步研究。

尽管很多研究已经证实了GR基因启动子甲基化在抑郁症发病机制中的作用，特别是经历早年生活逆境的情况，但目前研究结果并不能得出一致结论。Alt等［35］对抑郁症患者尸检后发现，健康对照组与抑郁症患者GR基因甲基化水平无显著差异，而抑郁症患者的海马、扣带回和伏隔核NGFI-A的表达降低。Na等［36］采用焦磷酸测序的方法比较了45例重度抑郁症患者与72例健康对照者的外周血GR基因启动子区5个CpG位点的甲基化程度，发现抑郁症患者CpG3和CpG4位点甲基化程度显著降低。此外，在创伤后应激障碍患者中也发现GR基因启动子1F区甲基化水平降低［37-39］。在抑郁症和创伤后应激障碍等精神类疾病中，经历早期创伤后，NR3C1基因甲基化增加或减少都可能发生，而目前研究尚不能解释这种具有对立生物特性的神经病理学变化［40］。

3 结语

目前对GR基因甲基化与抑郁症关系的研究还存在一些问题。第一，临床研究的材料多采用外周血，缺少脑组织材料，尽管研究已经表明外周血GR基因甲基化修饰与脑内GR基因甲基化修饰相似，但用血清样本反映大脑结构功能尚有一定局限性［41-42］。第二，目前对于抑郁症患者GR基因启动子甲基化升高或降低的文献报道不一［43-45］。可能因为有些临床研究无法排除精神药物对抑郁症患者GR基因甲基化的影响［46］。第三，缺乏GR基因甲基转移酶特异性抑制剂，使GR基因甲基化在抑郁症中的研究受到一定限制。

GR基因甲基化是来自于机体内外环境、随机因素的表观遗传变化，这种变化增加了抑郁症易感性，其调控机制的揭示有助于解释抑郁症中经典遗传学研究中所面临的困难，为抑郁症发病机制研究提供新思路。

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