抑郁癥的蛋白質(zhì)組學(xué)生物標(biāo)記物

唐 莉 ，宋映旭 ，2，楊 雪 ，3，楊俊杰 ，3，唐文誠 ，何淼泉

（1.四川省精神衛(wèi)生中心·綿陽市第三人民醫(yī)院，四川 綿陽 621000；2.西南醫(yī)科大學(xué)，四川 瀘州 646000；3.川北醫(yī)學(xué)院，四川 南充 637000）

抑郁癥是一種發(fā)病率高、復(fù)發(fā)率高的情感性精神障礙，以心境低落、興趣喪失以及精力缺乏為核心癥狀，嚴(yán)重影響個(gè)體的社會(huì)功能。世界衛(wèi)生組織（WHO）2017年發(fā)布的報(bào)告指出，世界范圍內(nèi)抑郁癥患者超過3億，全球平均患病率約為4.4%［1］。中國精神衛(wèi)生調(diào)查結(jié)果顯示［2］，我國有超9 500萬抑郁癥患者，抑郁癥的終身患病率為6.9%，并存在低齡化趨勢。抑郁癥的診斷主要基于臨床醫(yī)生對患者的訪談以及對臨床癥狀的主觀評估，而缺乏血液標(biāo)本檢測、影像學(xué)檢查等客觀的診斷工具。因此，抑郁癥客觀診斷生物標(biāo)記物的探索獲得了廣泛關(guān)注。

理想的生物標(biāo)記物應(yīng)具備敏感性、特異性及可測量的特點(diǎn)，以幫助臨床醫(yī)生對抑郁癥進(jìn)行診斷，并預(yù)測治療反應(yīng)。蛋白質(zhì)組學(xué)是機(jī)體在特定的時(shí)間和環(huán)境條件下表達(dá)的所有蛋白質(zhì)，體現(xiàn)了基因組學(xué)的動(dòng)態(tài)過程，可檢測在基因或轉(zhuǎn)錄水平無法檢測到的體內(nèi)疾病相關(guān)的改變，并有助于闡明疾病背后的生物學(xué)機(jī)制，是發(fā)現(xiàn)和驗(yàn)證生物標(biāo)記物的首選方法［3］。雙向凝膠電泳聯(lián)合質(zhì)譜（2DE-MS）是蛋白質(zhì)組學(xué)的基礎(chǔ)，后來液相色譜-串聯(lián)質(zhì)譜（LC-MS/MS）、穩(wěn)定同位素標(biāo)簽（ICAT、iTRAQ、ICPL和TMT等）及非標(biāo)記定量的應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了對幾乎所有蛋白質(zhì)的定量檢測［4］。用于抑郁癥患者蛋白質(zhì)組學(xué)研究的臨床樣本主要包括腦組織、腦脊液、血液、尿液、糞便、唾液和淚液，多種抑郁癥生物標(biāo)記物被發(fā)現(xiàn)，包括單胺類神經(jīng)遞質(zhì)［如5羥色胺（5-HT）等］、腫瘤壞死因子（TNF-a）、C反應(yīng)蛋白（CRP）以及腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（BDNF）等［5］。本文對更具臨床指導(dǎo)意義且報(bào)道較多的腦組織、腦脊液和血液樣本中的蛋白質(zhì)組學(xué)生物標(biāo)記物進(jìn)行綜述，以期為抑郁癥的特異性生物標(biāo)記物的確認(rèn)提供參考。

1 資料與方法

1.1 資料來源與檢索策略

1.1.1 資料來源

于2022年1月在中國知網(wǎng)、萬方數(shù)據(jù)知識服務(wù)平臺、維普中文期刊服務(wù)平臺和PubMed數(shù)據(jù)庫進(jìn)行計(jì)算機(jī)檢索，檢索時(shí)限為建庫至2022年1月。

1.1.2 檢索策略

檢索主題詞：抑郁癥（depression）、抑郁障礙（depressive disorder）、蛋白質(zhì)組學(xué)（proteomics）；中文檢索式：抑郁癥and蛋白質(zhì)組學(xué)，抑郁障礙and蛋白質(zhì)組學(xué)；英文檢索式：（（depression）OR（depressive disorder）AND proteomics）。

1.2 文獻(xiàn)納入與排除標(biāo)準(zhǔn)

納入標(biāo)準(zhǔn)：①研究對象符合抑郁癥診斷標(biāo)準(zhǔn)，研究樣本為抑郁癥患者腦組織、腦脊液或血液，研究方法為蛋白質(zhì)組學(xué)的相關(guān)文獻(xiàn)；②文獻(xiàn)觀點(diǎn)準(zhǔn)確詳實(shí)，具有科學(xué)性、前瞻性、創(chuàng)新性；③公開發(fā)表的中英文文獻(xiàn)。排除標(biāo)準(zhǔn)：①重復(fù)發(fā)表或重復(fù)檢出的文獻(xiàn)；②無法獲得全文的文獻(xiàn)。

1.3 文獻(xiàn)篩選與質(zhì)量評估

嚴(yán)格按照文獻(xiàn)納入和排除標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行文獻(xiàn)檢索與篩選。刪除重復(fù)文獻(xiàn)后，通過閱讀文獻(xiàn)題目和摘要進(jìn)行初步篩選，再閱讀全文進(jìn)行二次篩選。對于存在爭議的文獻(xiàn)，征求專家意見，若研究內(nèi)容相似，則取證據(jù)等級較高的文獻(xiàn)。文獻(xiàn)整體質(zhì)量較好，目的明確，方法與結(jié)論清楚，但同質(zhì)性較差，不適合進(jìn)行Meta分析，故作定性描述。

2 結(jié) 果

2.1 納入文獻(xiàn)基本情況

初步檢索共獲取文獻(xiàn)970篇，其中英文文獻(xiàn)798篇，中文文獻(xiàn)172篇；最早的文獻(xiàn)發(fā)表于2000年，最新的文獻(xiàn)發(fā)表于2021年。通過刪除重復(fù)文獻(xiàn)，對標(biāo)題、摘要及全文進(jìn)行閱讀篩選，最終納入文獻(xiàn)56篇，其中研究樣本為抑郁癥患者腦組織的文獻(xiàn)有9篇、腦脊液14篇、血液33篇。文獻(xiàn)篩選流程見圖1。

圖1 文獻(xiàn)篩選流程圖

2.2 抑郁癥患者腦組織的蛋白質(zhì)組學(xué)研究

抑郁癥的發(fā)生與大腦功能失調(diào)有關(guān)，對腦組織的研究有助于對抑郁癥進(jìn)一步認(rèn)識。Johnston-Wilson等［6］利用雙向凝膠電泳、多變量分析和蛋白質(zhì)測序?qū)?9例重度抑郁癥患者額葉皮層組織的研究表明，碳酸酐酶和天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶上調(diào)，神經(jīng)膠質(zhì)原纖維酸性蛋白和果糖二磷酸縮醛酶C下調(diào)。Beasley等［7］對重度抑郁癥患者前扣帶皮層進(jìn)行分析，鑒定出烏頭酸水合酶、蘋果酸脫氫酶、ATP合酶等19種蛋白質(zhì)。線粒體分裂蛋白（Drp1）、突觸小體相關(guān)蛋白29（SNAP29）、谷氨酸脫羧酶抗體67（GAD-67）、谷氨酸受體1（mGluR1）和氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白3（EAAT3）可能是重度抑郁癥不同病程期（發(fā)作期、緩解期和復(fù)發(fā)期）的特征性蛋白［8］。

一項(xiàng)對重度抑郁癥患者死后大腦Brodmann 10區(qū)進(jìn)行的靶向蛋白質(zhì)組學(xué)分析，鑒定了11個(gè)可能的生物標(biāo)記物：特異性GTP活化酶、錨定蛋白3（ANK3）、鈣調(diào)素依賴性蛋白激酶II-β亞基及γ亞基、絲裂原活化蛋白激酶 8（MAPK8）等［9］。Gottschalk等［10］關(guān)于重度抑郁癥患者大腦Brodmann10區(qū)的研究發(fā)現(xiàn)了524種差異蛋白，其中參與谷氨酸代謝途徑的許多蛋白均出現(xiàn)上調(diào)。同樣，在重度抑郁癥患者大腦Brodmann9區(qū)也存在39個(gè)差異蛋白，這些差異蛋白主要與能量代謝和突觸功能有關(guān)［11］。Mar?tins-de-Souza等［12］對重度抑郁癥患者死后背外側(cè)前額葉皮層磷酸化蛋白組學(xué)研究顯示，有90個(gè)蛋白存在不同水平的磷酸化，主要與突觸傳遞和細(xì)胞結(jié)構(gòu)相關(guān)。

對抑郁癥和雙相情感障礙患者死后垂體的蛋白質(zhì)組學(xué)分析顯示，與對照組和雙相情感障礙患者相比，重度抑郁癥患者存在激素原轉(zhuǎn)化酶羧基肽酶E和脯氨酸寡肽酶轉(zhuǎn)化酶水平降低，提示重度抑郁癥患者的垂體可能發(fā)生激素原加工的改變；重度抑郁癥患者垂體激素促阿片黑皮質(zhì)素（POMC）和甘丙肽（galanin）水平未見升高，而在雙相障礙患者中升高［13］。Capuano等［14］研究表明，胰島素樣生長因子結(jié)合蛋白（IGFBP-5）與老年抑郁癥有關(guān)。

2.3 抑郁癥患者腦脊液的蛋白質(zhì)組學(xué)研究

腦脊液直接與大腦接觸，可能是準(zhǔn)確反映中樞神經(jīng)系統(tǒng)狀態(tài)的物質(zhì)。Brunner等［15］在2005年首次對抑郁癥患者腦脊液進(jìn)行雙向凝膠電泳-蛋白質(zhì)組學(xué)分析，比較了7例有自殺傾向和7例無自殺傾向的重度抑郁癥患者，結(jié)果顯示，有自殺傾向者腦脊液中存在一種分子量為33 kDa、等電點(diǎn)為5.2的特征性蛋白，但由于分離所得的蛋白量較少，無法在質(zhì)譜中鑒定。另一項(xiàng)使用表面增強(qiáng)激光解吸電離飛行時(shí)間質(zhì)譜（SELDI-MS）對不同精神疾病患者的腦脊液進(jìn)行研究，結(jié)果表明，重度抑郁癥患者腦脊液中神經(jīng)分泌蛋白（VGF）和分泌粒蛋白II（SCG2）的水平發(fā)生了改變［16］。另一項(xiàng)研究檢測到屬于同一蛋白家族的腦脊液分泌粒蛋白I（SCG1）水平降低［17］。在老年女性抑郁癥患者腦脊液中檢測到神經(jīng)絲輕鏈蛋白（NFL）水平較高［18］，與對重度抑郁癥患者腦組織研究的結(jié)果一致［9-10］。Kern等［19］研究顯示，重度抑郁癥患者腦脊液中白介素-8（IL-8）和白介素-6（IL-6）水平均存在差異。Franzen等［20］研究表明，炎癥蛋白如IL-6和轉(zhuǎn)錄激活因子3（STAT3）等均與重度抑郁癥相關(guān)。

BDNF被認(rèn)為是抑郁癥潛在的生物標(biāo)記物。Diniz等［21］研究顯示，老年抑郁癥患者腦脊液BDNF水平下降，但在Martinez等［22］的研究中，抑郁癥患者與對照組腦脊液BDNF水平無顯著差異。腦脊液下丘腦分泌素-1（Hcrt-1）與抑郁發(fā)作之間沒有相關(guān)性，可能不推薦將Hcrt-1作為抑郁癥的特異性生物標(biāo)記物［23］。Deuschle等［24］研究也表明，重度抑郁癥患者和阿爾茨海默病患者腦脊液中Hcrt-1水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。在Pomara等［25］的研究中，老年重度抑郁癥患者的腦脊液中β淀粉樣蛋白42（β-Amyloid 42）水平低于健康對照組，與其他研究報(bào)道的結(jié)果不同。Maccarrone等［26］使用蛋白質(zhì)芯片技術(shù)測量腦脊液中預(yù)先選定的19個(gè)生物標(biāo)記物，以鑒別健康個(gè)體和雙相情感障礙、精神分裂癥和抑郁癥患者。Al Shweiki等［27］研究顯示，重度抑郁癥患者腦脊液中膜突觸蛋白（NRXN3）、接觸素相關(guān)蛋白（CNTNAP4）和谷氨酸離子受體AMPA型亞基（GRIA4）等8種蛋白的水平較低。

2.4 抑郁癥患者血液的蛋白質(zhì)組學(xué)研究

2.4.1 抑郁癥特異性生物標(biāo)記物的發(fā)現(xiàn)

早期的研究主要以未治療的首發(fā)抑郁癥患者為對象，應(yīng)用2DE-MS比較其與健康對照組之間的差異蛋白［28-34］。在抑郁癥患者血漿中發(fā)現(xiàn)了胰島素、基質(zhì)金屬蛋白酶-9（MMP-9）、腫瘤壞死因子（TNF）受體、載脂蛋白D（ApoD）、載脂蛋白B-100（ApoB100）、銅藍(lán)蛋白以及IL-5、IFN-γ、IL-13等炎性因子，在血清中發(fā)現(xiàn)了纖維蛋白原α（FGA）、激肽原1（KNG1）等多個(gè)差異蛋白。部分學(xué)者致力于篩選抑郁癥特異性診斷標(biāo)記物，通過檢測重度抑郁癥、雙相情感障礙和精神分裂癥患者血清和血漿中的差異蛋白來實(shí)現(xiàn)［35-37］，結(jié)果顯示，α-酸性糖蛋白、甘露糖受體C2、巰基氧化酶以及載脂蛋白A1（ApoA1）等可能是抑郁癥與雙相情感障礙的差異蛋白。

2.4.2 抑郁癥診斷及療效評估標(biāo)記物的篩選

多項(xiàng)研究將抑郁癥患者與雙相情感障礙患者進(jìn)行比較［38-42］，或者對比抑郁癥患者治療前后血液蛋白質(zhì)組學(xué)的變化［43-46］，以篩選可鑒別診斷或療效預(yù)測的標(biāo)記物。Kittel-Schneider等［38］使用多路復(fù)用免疫法分析重度抑郁癥和雙相情感障礙患者血清，結(jié)果顯示血小板衍生生長因子-BB（PDGF-BB）和血小板應(yīng)答蛋白-1（TSP-1）為差異蛋白。在另一項(xiàng)使用酶聯(lián)免疫吸附法（ELISA）檢測的研究中，PDGF-BB也被認(rèn)為是重度抑郁癥和雙相情感障礙的差異蛋白［39］。另有研究顯示，Ras相關(guān)蛋白7a（rab7a）、Rho相關(guān)蛋白激酶2（ROCK2）、輸出蛋白-7（Exportin-7）［40］以及膽固醇酯轉(zhuǎn)移蛋白（CETP）、絲氨酸蛋白酶 2（MASP2）和 ApoD［41］是鑒別重度抑郁癥和雙相情感障礙的特異性生物標(biāo)記物。Martinsde-Souza等［42］使用免疫印跡法對41例重度抑郁癥患者血漿進(jìn)行檢測，結(jié)果表明FGA可作為抗抑郁藥的療效指標(biāo)。研究表明，未經(jīng)藥物治療的重度抑郁癥患者血漿中氧化應(yīng)激生物標(biāo)記物谷胱甘肽血紅蛋白（GS-Hb）水平較高，但接受選擇性5-羥色胺再攝取抑制劑(selective serotonin reuptake inhibitors,SSRIs)治療六周后與治療前相比，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義［43］。鋅α2糖蛋白（ZA2G）和角蛋白II型細(xì)胞骨架（K2C1）這兩種炎癥相關(guān)蛋白以及甲狀腺素和甲狀腺素結(jié)合球蛋白也可用于重度抑郁癥的診斷和療效評估［44-45］。

2.4.3 抑郁癥特異性生物標(biāo)記物的驗(yàn)證

一些研究通過ELISA法測定抑郁癥患者血清/血漿中特定蛋白的差異［47-51］，結(jié)果顯示α1-抗胰蛋白酶（α1-AT）、BDNF、皮質(zhì)醇、TNF、銅藍(lán)蛋白、α胰蛋白酶抑制劑重鏈H4（ITIH4）可能是抑郁癥的特征蛋白［47-48］。45個(gè)與凝血和炎癥相關(guān)的差異蛋白、促炎因子和血栓前表型上調(diào)均與抑郁癥患者的自殺行為相關(guān)［49］。細(xì)胞粘合素C（TNC）水平升高可能增加抑郁癥患者的自殺風(fēng)險(xiǎn)［50］。Tao等［51］研究顯示，青少年首發(fā)抑郁癥患者血清超敏C反應(yīng)蛋白（hs-CRP）和TNF-α與對照組相比差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，組胺水平高于對照組。還有一些研究應(yīng)用質(zhì)譜方法對一組包含多個(gè)可能的生物標(biāo)記物進(jìn)行驗(yàn)證［52-57］。銅藍(lán)蛋白等部分因子在不同研究中的表達(dá)結(jié)果相反［48，52］。Lee等［53］采用LC-MS對10例重度抑郁癥患者和10例健康對照組的血清進(jìn)行定量質(zhì)譜分析，再在25例患者和25例健康對照組中進(jìn)行驗(yàn)證，鑒定了一個(gè)由6種蛋白質(zhì)組成的血清生物標(biāo)記物組：ApoD、ApoB、維生素D結(jié)合蛋白（VDBP）、銅藍(lán)蛋白、角蛋白和纖維蛋白1，對重度抑郁癥的診斷準(zhǔn)確率為68%。但上述研究鑒定出的蛋白各不相同。

2.4.4 抑郁癥生物標(biāo)記物檢測面板的研發(fā)

抑郁癥的發(fā)生是多種因素綜合作用所致，學(xué)者們認(rèn)為未來可開發(fā)一種用于檢測多個(gè)生物標(biāo)記物的檢測面板。世界生物精神病學(xué)會(huì)聯(lián)合會(huì)（WFSBP）遺傳學(xué)工作組于2017年發(fā)表的共識論文也指出，許多重度抑郁癥和抗抑郁藥物反應(yīng)的標(biāo)記物已經(jīng)在遺傳、表觀遺傳、基因表達(dá)和蛋白水平上進(jìn)行了研究，9個(gè)血清生物標(biāo)記物組（包括BDNF、皮質(zhì)醇和可溶性TNF-α受體II型）在鑒別重度抑郁癥和健康對照組中顯示出良好的敏感性和特異性，但仍需進(jìn)一步證實(shí)。未來的檢測可能包括不同類型生物標(biāo)記物的組合，并針對重度抑郁癥亞型或病理進(jìn)行特異性檢測［58］。Shin等［59］分析了重度抑郁癥、雙相情感障礙和健康對照組的血漿樣本各72例，建立了包含9個(gè)與神經(jīng)、氧化應(yīng)激、免疫和炎癥生物功能有關(guān)的蛋白質(zhì)的診斷模型。Shi等［60］研究顯示，CRP、抗凝血酶III（AT-III）、ITIH4和 VDBP 可準(zhǔn)確鑒別重度抑郁癥。Kim等［61］研究表明，血小板堿性蛋白（PPBP）、血小板第4因子（PF4）、甘油醛-3-磷酸脫氫酶（GAPDH）和胸腺素β4（Tβ4）在重度抑郁癥患者血漿中表達(dá)更高，而凝血因子XIII A1（FXIIIA1）在雙相情感障礙患者中表達(dá)更高。

2.5 抑郁癥生物標(biāo)記物的最新篩選策略

部分學(xué)者對蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)與基因組數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)并進(jìn)行二次分析，篩選抑郁癥生物標(biāo)記物。Wingo等［62］將抑郁癥全基因組關(guān)聯(lián)研究（GWAS）的結(jié)果（n=500 199）與人腦蛋白質(zhì)組（n=376）進(jìn)行蛋白質(zhì)組關(guān)聯(lián)研究，隨后采用孟德爾隨機(jī)化方法，確定了19個(gè)與抑郁癥因果關(guān)系一致的基因，它們通過各自順式調(diào)節(jié)的腦蛋白豐度發(fā)揮作用，關(guān)聯(lián)分析確定了染色體分離樣蛋白（CSE1L）、人鈣結(jié)合線粒體載體蛋白（SLC25A12）和人蛋白酶體β亞基4型（PSMB4）等25個(gè)與抑郁癥相關(guān)的大腦蛋白質(zhì)。Liu等［63］對兩個(gè)獨(dú)立大腦蛋白質(zhì)組學(xué)研究（樣本量分別為376和152）進(jìn)行了全基因組關(guān)聯(lián)分析，確定了抑郁癥等常見精神疾病調(diào)節(jié)基因及風(fēng)險(xiǎn)蛋白。Cheng等［64］完成了血漿蛋白數(shù)據(jù)集（n=3 301）全基因組關(guān)聯(lián)研究，采用連鎖不平衡評分回歸分析方法，對3 283個(gè)血漿蛋白進(jìn)行遺傳相關(guān)性分析。這種對蛋白質(zhì)組與基因組數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)分析的研究方式可能有助于抑郁癥生物標(biāo)記物的確定。

3 小結(jié)與展望

本文梳理了應(yīng)用蛋白質(zhì)組學(xué)技術(shù)發(fā)現(xiàn)的抑郁癥患者腦組織、腦脊液和血液中的生物標(biāo)記物的相關(guān)研究。當(dāng)前已發(fā)現(xiàn)了大量的生物標(biāo)記物，但由于疾病的異質(zhì)性特點(diǎn)，現(xiàn)有文獻(xiàn)報(bào)道在研究對象、樣本量、檢測方法以及統(tǒng)計(jì)分析等方面各不相同，得到的結(jié)果不盡相同；同時(shí)，研究結(jié)果也顯示，抑郁癥的發(fā)生是多系統(tǒng)多因子作用的結(jié)果，其特異性生物標(biāo)記物應(yīng)該是一組含有多個(gè)因子，可能包括神經(jīng)內(nèi)分泌類（如皮質(zhì)醇、BDNF）、氧化應(yīng)激類（如銅藍(lán)蛋白、皮質(zhì)醇）、免疫相關(guān)因子（如PPBP、Tβ4）、炎癥因子（如白介素類、CRP、TNF-α）以及PDGF-BB、TSP-1、載脂蛋白等。通過關(guān)聯(lián)基因組數(shù)據(jù)對現(xiàn)有抑郁癥蛋白質(zhì)組數(shù)據(jù)進(jìn)行二次篩選，可為后期的確認(rèn)研究提供參考。未來需要通過多組學(xué)技術(shù)相結(jié)合的大樣本臨床研究以及高通量統(tǒng)計(jì)分析來實(shí)現(xiàn)抑郁癥生物標(biāo)記物的確認(rèn)。