基于信号通路探讨中医药治疗失眠的研究进展*

吴成挺，张青萍，吴鹏，周娇娇，李果，陈鑫源

1 广西中医药大学 广西南宁 530000

2 广西中医药大学第一附属医院 广西南宁 530000

失眠是一个公共卫生问题，最初被认为是一种症状，现在被定义为一种疾病[1]。其特征是难以入睡或维持睡眠，并伴有清醒时易怒或疲劳等症状，且影响到白天的正常活动。研究表明[2]，大约33%～50%的成年人会出现失眠症状。目前失眠的有效治疗包括药物、行为和认知等。简单的行为干预在初级保健机构中是可行的，但缺乏对这些技术的培训而限制了它们的使用。在药物干预中，苯二氮卓受体激动剂药物使用最多，其次为褪黑素受体激动剂和具有催眠效果的抗抑郁药物、非典型抗精神病药物等，但这些药物均应限制在最低必要剂量和最短必要持续时间[3]。对于现代药物长期的治疗下，患者往往会产生不良反应及药物的耐药性，且部分药物停药后可能发生撤药症状。然我国传统医学对于失眠治疗有其独特的优势，因此本文基于信号通路探讨中医药治疗失眠，为中医药治疗失眠提供更多理论依据。失眠属中医学“不寐”“目不瞑” “不得眠”等范畴，其基本病机为阳盛阴衰，阴阳失交，《黄帝内经》中提到“阴平阳秘，精神乃治”，因此失眠的治疗主要以调和阴阳的平衡为主。

近年来，随着细胞信号通路的兴起，对与中医药调控细胞信号通路治疗失眠的作用机制尚缺乏最新的综述文章。本文重点对这些方面所涉及到的细胞信号通路予以综述，整理中医药治疗失眠的关键信号通路如，JAK - STAT、cAMP、TLR/NF-κB等，为进一步阐明中医药防治失眠提供理论依据。

JAK/STAT通路

Janus激酶（JAK）/信号换能器和转录激活剂（STATs）是一组与许多细胞因子发挥和整合其功能的信号转导通路，可将细胞外细胞因子信号转导到细胞核中转录变化，其作用与机体免疫反应关系密切[4-5]。在JAK/STAT信号通路中主要由三个部分组成：①接收信号的酪氨酸激酶相关受体；②传递信号的酪氨酸激酶JAK；③产生效应的转录因子STAT，其中JAK家族有 4 个成员：JAK1、JAK2、JAK3 和 TYK2。STAT家族有7个成员：STAT1、STAT2、STAT3、STAT4、STAT5a、STAT5b 和 STAT6[6]。该通路发挥作用的机制过程如下：（1）配体和受体之间的连接诱导 JAK 的转磷酸化；（2）活化的 JAK 导致结合受体的酪氨酸磷酸化，形成 STAT 的对接位点；（3）在这个对接位点，JAK 磷酸化 STAT，然后 STAT 与受体解离并通过 SH2结构域-磷酸酪氨酸相互作用形成同二聚体或异二聚体；（4）这些二聚体易位至靶基因启动子，调节靶基因的转录[7-8]。而转录因子STAT 通常可通过以下几种机制调节转录：①STAT 与其 DNA 靶位点结合以驱动转录激活；②STAT蛋白可能与非STAT转录因子形成转录复合物，触发STAT介导的转录；③ STAT 与非 STAT DNA 结合元件结合，促进 STAT 依赖性转录；④STAT 和非 STAT 转录因子可以通过与独立的 DNA结合位点簇结合来协同激活转录[6]。有临床研究发现，睡眠不足可导致单核细胞数量增加、炎症因子系统性调节、免疫功能障碍加重[7，9-11]。睡眠不足还可以激活自发性先天免疫和STAT家族蛋白[12]。据报道，JAK/STAT3 信号通路可在睡眠剥夺患者中被激活，并且可以在微环境中通过细胞因子在小胶质细胞中进行调节，由此可见JAK/STAT3通路直接参与调节神经胶质细胞和神经元细胞的活性[13-17]。

Li L[18]等人发现，温胆汤中主要活性成分柚皮苷（NAR）可通过抑制JAK/STAT3通路活性，抑制小胶质细胞BV-2细胞的增殖、迁移和炎症，并增强其吞噬功能，来发挥保护BV-2细胞的作用。对于睡眠不足后免疫功能的紊乱具有一定的治疗作用。章程鹏[19]等人发现睡眠剥夺会激活JAK2/STAT3信号通路，并且发现该通路的负性调节细胞因子SOCS3在睡眠剥夺下出现了显著下降，而运用了人参-石菖蒲药液干预后SOCS3出现了上升，并且抑制了JAK2和STAT3蛋白的磷酸化，一定程度上阻断了JAK2/STAT3信号通路的激活。说明人参-石菖蒲药对可能是通过SOCS-3为靶点来调控JAK/STAT信号通路，起到抑制炎性反应，保护神经细胞达到促进睡眠和改善记忆的作用。

cAMP通路

环磷酸腺苷（cAMP）是胞内的第二信使，由腺甘酸环化酶 （AC）分解ATP产生，通过磷酸二酯酶（PDE）降解，其作用可以直接调节细胞的各种生物学过程或行为，包括细胞代谢、离子通道激活、基因表达、细胞生长、分化和凋亡等[20]，在信号传导中，其上游信号传导分子主要包括G蛋白、G蛋白偶联受体和 AC，而cAMP主要负责传递 G 蛋白偶联受体信号，其下游直接调控的靶蛋白可分为4类，目前的研究主要集中在cAMP 依赖性蛋白激酶A（PKA）和cAMP活化的交换蛋白（Epca）信号传导，在中枢神经系统中，cAMP 能够通过PKA-cAMP反应元件结合蛋白（CREB）和 Epac等信号通路，参与睡眠、昼夜节律调控和学习记忆等多种功能[21-24]。

1 cAMP/PKA

cAMP 依赖性蛋白激酶 PKA 是丝氨酸-苏氨酸蛋白 AGC 激酶家族的一个特征明确的胞质全酶，并且是 cAMP信号传导的效应激酶，在许多细胞过程中起关键作用，参与控制多种细胞过程，包括代谢、细胞生长、基因表达和细胞凋亡[25]。有研究表明cAMP/PKA通路不仅参与突触可塑性和记忆存储，而且还参与调节清醒和快速眼动 （REM） 睡眠[26]。例如，大鼠在清醒时皮质、海马、下丘脑和脑桥中的cAMP水平相对较高，但在非快速眼动 （NREM） 睡眠和 REM 睡眠中水平较低[27]。此外，增加cAMP活性的治疗可促进觉醒。相反，cAMP 活性降低已被证明会增加果蝇的休息时间[28-29]。

王慧[30]等人实验发现氯苯丙氨酸（PCPA）模型失眠大鼠脑内5-HT合成障碍，会导致大脑皮质中cAMP和PKAmRNA的表达变化，应用酸枣仁汤后可对上述变化产生明显的干预作用。李璟怡[31]等人运用慢性夹尾刺激和PCPA腹腔注射复合因子制造肝郁失眠模型大鼠发现，造模后模型组大鼠海马的cAMP及PKA基因及蛋白表达均明显降低，而运用了松郁安神方后可提高大鼠海马的cAMP及PKA基因及蛋白的表达，发挥促睡眠作用。同时有实验证明 PKA的靶标CREB的突变也可增加小鼠的睡眠时间[32]。CREB是一种活性依赖性转录因子，对突触可塑性和记忆存储很重要。有证据表明CREB也可能在哺乳动物的睡眠/觉醒调节中发挥作用。皮质中的磷酸化CREB水平在清醒时高于睡眠时，并且在一段时间的睡眠剥夺后升高[33-34]，这表明CREB对于维持清醒很重要。游秋云[35]等人采用改良多平台水环境法建立自然老年24月龄Wistar大鼠快速动眼期（REM）睡眠剥夺模型，发现该模型组大鼠大脑PVN部位cAMP和p-CREB水平均明显降低，PDE活性明显增高，而运用酸枣仁汤后的大鼠下丘脑室旁核（PVN）部位cAMP和p-CREB水平均明显提高，PDE活性明显降低，提示酸枣仁汤能降低PDE的活性，激活cAMPPKA-CREB信号通路，增加cAMP和p-CREB在大脑下丘脑部位的表达，发挥安神健脑的作用。

2 cAMP/Epac

Epac是另一个重要的cAMP下游信号分子[36]。Epac有两种同工型，Epac1和Epac2，它们充当小GTP 酶效应蛋白Rap1和Rap2的鸟嘌呤交换因子（GEF）[37-38]。Epac1 在全身表达，而 Epac2 主要在大脑、垂体、肾上腺和胰腺中表达[39-40]。有研究表明Epac 参与多种神经元功能，包括神经递质释放[41]、神经突生长和神经元/胶质细胞分化[42-43]，以及更高的认知功能，例如记忆、学习和社交互动[44]。

SLB[45]等人采用改良多平台水环境法建3个月大的雄性 Wistar大鼠睡眠剥夺模型，实验结果发现睡眠剥夺后对海马或纹状体的EPAC激活没有影响。而酸枣仁汤治疗失眠症的疗效确切，杨婷婷[21]等人为探讨酸枣仁汤治疗失眠的机制，灌服SPF级雄性成年大鼠不同浓度酸枣仁汤3天后进行采血并离心制备其血清，研究其血清对NG2神经胶质细胞分泌白细胞介素-1β（IL-1β）、肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、脑源性神经营养因子（BDNF）及cAMP/Epac信号通路的影响，发现30%酸枣仁汤含药血清组IL-1β，TNF-α，BDNF，cAMP和Epac mRNA的表达均显著增加。表明酸枣仁汤可影响NG2细胞分泌IL-1β，TNF-α和BDNF睡眠相关的物质及cAMP/Epac信号通路参与睡眠调节。

从上述两个实验可推测，虽然对于睡眠剥夺后的大鼠未发现对海马体或纹状体的EPAC激活的影响，但激活其cAMP/Epac通路而影响其睡眠可能成为治疗失眠的机制之一。

TLR/NF-κB通路

Toll样受体（TLR）是一类跨膜识别受体，在启动先天性炎症反应和促进适应性免疫反应方面发挥着关键作用[46]。大多数 TLR 通过称为髓样分化因子88（MyD88）的衔接蛋白发出信号，但TLR3和TLR4除外，TLR3通过含有TIR结构域的衔接子诱导干扰素-β（TRIF）发出信号，TLR4通过两者发出信号[47]。MyD88和TRIF途径都通过激活核因子-κB（NF-κB）和其他转录因子引发转录改变[48]。NF-κB是产生I型干扰素和促炎细胞因子的主要驱动因素[49]，因此，TLR信号的启动会触发炎症并激活先天性和适应性免疫反应[50-52]。但是并非所有的TLR都在细胞表面表达。其中识别细菌和病毒核酸的TLR3、7和9定位于细胞内膜，并在吞噬溶酶体或内体中被激活[53]。有研究显示[54]，成年健康男性25h的睡眠剥夺足以诱导促炎细胞因子 TNF-α及其R1受体及其介质TLR-4的瞬时和可逆基因组表达。而且免疫反应的激活会使免疫物质通过复杂的分子网络发挥睡眠调节作用[55]。由此可看出，睡眠剥夺后会引起炎症反应，而炎性物质又会影响睡眠，可见免疫反应与睡眠是相互影响的。

刘珊等[56]运用PCPA腹腔注射制造睡眠剥夺大鼠模型检测发现，睡眠剥夺后的大鼠其外周血NF-κB、TRIF、TNF-α、IL-1水平以及中缝背核TLR4、MyD88的表达明显升高，而运用了天王补心丹悬浊液后上述指标均明显下降，并且经过天王补心丹干预后大鼠睡眠潜伏期缩短，睡眠时间延长，由此可推测天王补心丹改善失眠的作用机制可能是通过抑制TLR4通路，减轻机体的炎症反应而实现的。

同时除了中药方面影响TLR/NF-κB通路，中医外治方面也同样影响该通路，起到治疗失眠的作用。郭尚函[57]等人实验证实腹腔注射PCPA的失眠大鼠脾组织中TLR4信号通路被激活，其关键基因TLR4、NF-κB的mRNA表达水平升高1倍，经耳穴贴压治疗后大鼠睡眠得到恢复，TLR4信号通路的关键基因表达水平均有不同程度的下降，提示睡眠剥夺会引起大鼠机体免疫反应，耳穴贴压可能是通过下调TLR4信号通路关键基因mRNA表达水平，抑制炎症反应并间接改善机体睡眠的作用。何华香[58]、陈桂容[59]、张金媛[60]等人运用PCPA造模失眠大鼠，发现失眠会激活大鼠TLR/NF-κB信号传导通路，引起炎症反应以及机体的免疫能力下降，经电针干预后，大鼠失眠症状缓解，TLR/NF-κB通路相关基因表达受到了抑制，降低了炎症反应，其机体的免疫功能也可恢复至正常。

总结与展望

目前与失眠相关的信号通路研究较少，主要涉及的通路为p38 有丝分裂原活化蛋白激（p38MAPK）[61]、TLR/NF-κB、JAK/STAT、cAMP等。从上述文章中可以看出，失眠与机体免疫反应关系较为密切，两者可相互影响，其中JAK/STAT和TLR/NF-κB通路在机体的免疫反应中占据着主导地位，而中药及其中医外治均可影响以上两个通路起到调节免疫反应和治疗失眠的作用，但目前关于JAK/STAT和TLR/NF-κB通路的药物研究甚少，大多数研究集中于中医外治调控TLR通路，降低炎症反应，从而治疗失眠，望后续的研究可多集中于药物，为扩大我国传统中药治疗失眠提供更多的理论依据。对于cAMP通路研究较多的下游通路在于cAMP-PKA-CREB，目前已有较多的研究证实了该通路可影响其睡眠，但目前关于中医药调节该通路治疗失眠较多停留于cAMP-PKA通路，少数涉及至CREB转录因子，而CREB已被证实与睡眠具有一定的相关性，在后续的研究中可增多CREB转录因子相应的研究。对于cAMP/Epac通路，虽然对于睡眠剥夺后的大鼠未发现对海马体或纹状体的EPAC激活的影响，但有研究证实含有酸枣仁汤的血清可影响NG2神经胶质细胞分泌IL-1β，TNF-α和BDNF睡眠相关的物质及cAMP/Epac信号通路参与睡眠调节，因此可推测激活其cAMP/Epac通路而影响其睡眠可能成为治疗失眠的机制之一，目前对于调节该通路治疗失眠只是个假设，希望今后有学者可证实这一假设是否成立。在上述的文章中我们可以看出酸枣仁汤可影响多个通路中基因的表达，也可证明中医药可调控多个信号通路治疗失眠，但与睡眠相关的信号通路较为复杂又相互交错，目前的研究均只是在初步阶段，后续的研究中可先从单一的通路着手，深入研究，以明确各个通路在睡眠的关键作用，最后再将各个相关通路交错整合在一起，形成完整的睡眠信号通路网络，以便于后期药物实验的发展。