重度抑郁癥(Major depressive disorder, MDD)已成為影響現(xiàn)代人生活最嚴(yán)重的精神疾病之一，對(duì)人類健康、經(jīng)濟(jì)發(fā)展和生活質(zhì)量帶來嚴(yán)重危害。目前，臨床上抗抑郁治療以藥物手段為主，但存在起效慢、復(fù)發(fā)高、治療響應(yīng)性差等缺點(diǎn)。深入解析MDD的神經(jīng)機(jī)制，探索新藥物干預(yù)策略，是治療抑郁癥患者的迫切需求。
研究發(fā)現(xiàn)，MDD患者大腦多個(gè)區(qū)域存在大腦白質(zhì)纖維束的改變和髓鞘結(jié)構(gòu)異常。多發(fā)性硬化癥(multiple sclerosis, MS)是一種常見的中樞神經(jīng)脫髓鞘疾病，數(shù)據(jù)表明，多數(shù)MS患者會(huì)出現(xiàn)顯著抑郁癥狀，提示大腦內(nèi)髓鞘化異?？赡軈⑴c到MD發(fā)病機(jī)制。
2022年4月16日，上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心劉芳教授研究團(tuán)隊(duì)在醫(yī)學(xué)經(jīng)典期刊The Journal of Clinical Investigation雜志發(fā)表題為：The Eph receptor A4 plays a role in demyelination and depression-related behavior的最近研究成果，揭示了促髓鞘化手段可能作為新型抑郁癥干預(yù)方案，并證明EphA4可作為相應(yīng)藥物篩選靶點(diǎn)。
結(jié)果
1.抑郁癥模型小鼠發(fā)生髓鞘病變
首先，作者構(gòu)建了兩種不同的抑郁癥動(dòng)物模型：慢性不可預(yù)知輕度應(yīng)激(chronic unpredictable mild stress, CUMS)模擬應(yīng)激原誘發(fā)抑郁樣行為；多次脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)注射模擬神經(jīng)炎癥引起的抑郁樣行為，并借助抑郁相關(guān)行為學(xué)范式：蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)(sucrose preference, SPT), 曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)(open field, OFT) 和懸尾實(shí)驗(yàn)(tail suspension, TST)進(jìn)行驗(yàn)證。隨后，借助免疫組化、LFB髓鞘染色法（Luxol fast blue,LFB）及WB等技術(shù)手段發(fā)現(xiàn)，抑郁癥模型小鼠大腦發(fā)生髓鞘病變，存在脫髓鞘現(xiàn)象，表現(xiàn)為：CUMS小鼠腹側(cè)海馬髓鞘化(myelination)減少，CUMS小鼠和LPS小鼠腹側(cè)海馬中髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein, MBP，維持中樞神經(jīng)系統(tǒng)髓鞘結(jié)構(gòu)和功能的穩(wěn)定)水平顯著降低（圖1）。
圖1 抑郁癥模型小鼠發(fā)生髓鞘病變
通過對(duì)Ranvier節(jié)（軸突的絕緣髓鞘有規(guī)則間隔的間隙）進(jìn)行免疫熒光及電鏡分析發(fā)現(xiàn)，CUMS小鼠腹側(cè)海馬的Ranvier節(jié)明顯長于對(duì)照組小鼠，且CUMS小鼠Ranvier節(jié)長度分布更廣，軸突髓鞘更?。▓D2A-G）。此外，WB結(jié)果發(fā)現(xiàn)，CUMS小鼠和LPS小鼠的突觸后致密蛋白-95(postsynaptic density protein-95, PSD95)的表達(dá)均顯著降低（圖2H-K）。這些結(jié)果提示了，CUMS和LPS誘導(dǎo)小鼠抑郁樣行為，大腦存在脫髓鞘現(xiàn)象，突觸蛋白表達(dá)降低。
圖2 抑郁癥模型小鼠大腦存在脫髓鞘和突觸蛋白表達(dá)降低現(xiàn)象
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2.clemastine改善小鼠的抑郁樣表型及突觸缺陷
基于上述結(jié)果，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探究脫髓鞘與小鼠抑郁樣行為之間的關(guān)系。clemastine（氯馬斯?。榭菇M胺藥物，在多發(fā)性硬化癥(multiple sclerosis, MS)患者和MS動(dòng)物模型中具有重塑髓鞘，促進(jìn)髓鞘再生的作用?；诖耍芯咳藛T連續(xù)2周腹腔注射clemastine，行為學(xué)結(jié)果顯示，clemastine改善了CUMS小鼠和LPS小鼠的抑郁樣行為（圖3A-H）。同時(shí)，增加了CUMS小鼠大腦中MBP的表達(dá)水平及髓鞘厚度（圖3I-O）。
圖3 Clemastine改善小鼠抑郁樣表型
慢性應(yīng)激可破壞突觸中的局部蛋白合成，導(dǎo)致突觸形成、成熟和功能所需蛋白的產(chǎn)生發(fā)生改變。研究發(fā)現(xiàn)，CUMS小鼠的不對(duì)稱突觸數(shù)量減少、突觸后致密區(qū)厚度變薄，而給予clemastine治療后，可顯著改善這一現(xiàn)象（圖4）。提示了clemastine可有效逆轉(zhuǎn)慢性應(yīng)激引起的突觸缺陷。
圖4 Clemastine改善CUMS小鼠的突觸缺陷
3.興奮性神經(jīng)元中EphA4的異常表達(dá)是導(dǎo)致抑郁癥模型小鼠髓鞘病變的重要分子機(jī)制
接下來，為發(fā)現(xiàn)可能與CUMS小鼠脫髓鞘相關(guān)的基因，研究團(tuán)隊(duì)基于RNA測(cè)序結(jié)果及WB分析發(fā)現(xiàn)，EphA4的表達(dá)在CUMS小鼠和LPS小鼠海馬中顯著增加（圖5A-E）。EphA4是受體型酪氨酸激酶家族中的一個(gè)成員，主要在成年海馬中表達(dá)，參與神經(jīng)系統(tǒng)發(fā)育過程中神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的形成、神經(jīng)再生和突觸可塑性。進(jìn)一步質(zhì)譜分析發(fā)現(xiàn)，CUMS小鼠中EphA4的表達(dá)增加可能是其泛素化作用降低的結(jié)果（圖5F,G）。
圖5 EphA4表達(dá)下調(diào)可改善CUMS小鼠抑郁樣表型
為探究EphA4表達(dá)上調(diào)與CUMS誘發(fā)小鼠抑郁樣表型之間的因果關(guān)系，研究人員基于基因敲減策略（RNAi技術(shù)），在CUMS小鼠海馬區(qū)注射AAV-EphA4 shRNA，以降低EphA4的表達(dá)。蔗糖偏好實(shí)驗(yàn)（圖5I）、曠場(chǎng)實(shí)驗(yàn)（圖5J）和懸尾實(shí)驗(yàn)（圖5K）行為學(xué)范式結(jié)果顯示，EphA4表達(dá)下調(diào)可有效改善CUMS小鼠的抑郁樣行為。同時(shí)，EphA4表達(dá)下調(diào)增加了CUMS小鼠MBP、PSD95和不對(duì)稱突觸數(shù)量的表達(dá)，以及髓鞘厚度，逆轉(zhuǎn)了CUMS小鼠的突觸結(jié)構(gòu)及功能缺陷，促進(jìn)了髓鞘再生，重塑髓鞘功能（圖6）。
圖6 EphA4表達(dá)下調(diào)改善了CUMS小鼠的突觸結(jié)構(gòu)及功能缺陷
EphA4主要表達(dá)于興奮性神經(jīng)元，且CUMS小鼠興奮性神經(jīng)元EphA4的表達(dá)顯著增加（圖7A,B）。作者在CUMS模型小鼠腹側(cè)海馬注射pAAV-CaMKIIa-mCherry- EphA4 miR30shRNA病毒載體。結(jié)果顯示，特異性在興奮性神經(jīng)元中敲低EphA4表達(dá)可以重塑髓鞘功能和突觸穩(wěn)態(tài)，并抑制小鼠抑郁樣表型的發(fā)生（圖7-8）。
圖7 特異性在興奮性神經(jīng)元中敲低EphA4表達(dá)可以抑制小鼠抑郁樣表型的發(fā)生
圖8 特異性在興奮性神經(jīng)元中敲低EphA4表達(dá)可以重塑髓鞘功能和突觸穩(wěn)態(tài)
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4.MDD患者腦組織中存在髓鞘化改變和EphA4的異常表達(dá)
為明確該發(fā)現(xiàn)的臨床意義，研究團(tuán)隊(duì)利用人腦庫樣本同步證實(shí)了重度抑郁癥(Major depressive disorder, MDD)抑郁患者大腦中MBP和PSD95蛋白顯著降低，以及EphA4的異常表達(dá)（圖9）。這些結(jié)果進(jìn)一步證實(shí)了髓鞘化異常在抑郁行為中的重要意義，EphA4可能作為相應(yīng)藥物篩選靶點(diǎn)。
圖9 MDD患者腦組織中存在髓鞘化改變和EphA4的異常表達(dá)
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結(jié)論
本文借助CUMS和LPS誘導(dǎo)抑郁癥動(dòng)物模型、多種行為學(xué)范式、RNAi技術(shù)、轉(zhuǎn)錄組、免疫沉淀-質(zhì)譜分子生物學(xué)等多種技術(shù)手段，在腦區(qū)、環(huán)路、單細(xì)胞、超微結(jié)構(gòu)、及分子表達(dá)上均發(fā)現(xiàn)抑郁癥模型小鼠大腦存在脫髓鞘現(xiàn)象，進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)興奮性神經(jīng)元中EphA4的異常高表達(dá)是該現(xiàn)象的重要分子機(jī)制，下調(diào)EphA4的表達(dá)可促進(jìn)髓鞘再生、修復(fù)突觸功能缺陷，抑制小鼠抑郁樣表型的發(fā)生。同時(shí)，臨床樣本也同步證實(shí)了抑郁癥患者大腦中髓鞘化改變和EphA4異常高表達(dá)。這些證據(jù)提示，髓鞘化改變可能是抑郁癥的重要病理機(jī)制，而EphA4可作為抗抑郁藥物研發(fā)的新型靶點(diǎn)，為臨床上多種促髓鞘化藥物在精神醫(yī)學(xué)上的驗(yàn)證提供了理論依據(jù)。
和元生物有幸提供實(shí)驗(yàn)中使用的AAV載體，用實(shí)際行動(dòng)助力中國腦科學(xué)的發(fā)展。
原文鏈接：
https://www.jci.org/articles/view/152187
該論文第一作者為上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心李媛博士，通訊作者為劉芳教授，研究過程中得到了袁逖飛教授的幫助。該項(xiàng)目受到國家自然科學(xué)基金的支持。 上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心臨床轉(zhuǎn)化研究課題組聚焦神經(jīng)/精神疾病的細(xì)胞分子機(jī)制和干預(yù)策略研究，特別關(guān)注蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)相互作用異常對(duì)這些疾病發(fā)生發(fā)展的影響，相關(guān)成果已發(fā)表于Nature, Cell, Nature Medicine, Neuron, Journal of Clinical Investigation, Biological Psychiatry, Journal of Experimental Medicine和EMBO Journal等高質(zhì)量雜志中。
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