王培培易正輝呂欽諭張翠珍蔡衛(wèi)民

·綜 述·

D N A甲基化對抑郁癥患者抗抑郁藥物反應(yīng)影響的研究進展☆

王培培*易正輝△呂欽諭△張翠珍*蔡衛(wèi)民*

表觀遺傳學(xué) DNA甲基化 抑郁癥 抗抑郁藥

抗抑郁藥物治療抑郁癥 （major depressive disorder，MDD）即使在足量足療程的方案下，臨床上仍有50%～60%的患者無法獲得完全緩解[1]。藥物反應(yīng)受許多因素影響，至今臨床仍無確切抗抑郁藥物反應(yīng)預(yù)測指標(biāo)，治療藥物的選擇及治療方案無確切依據(jù)可尋。以往許多學(xué)者認(rèn)為基因多態(tài)性是導(dǎo)致抗抑郁藥物治療個體差異的重要原因，多項研究發(fā)現(xiàn)，基因突變與藥物反應(yīng)密切相關(guān)[2-3]。但研究結(jié)果尚不明確統(tǒng)一，且不能完全解釋抗抑郁藥物反應(yīng)個體間的差異。近年來，表觀遺傳學(xué)尤其是DNA甲基化作為可能影響藥物反應(yīng)的因素越來越受到各界關(guān)注，多項研究發(fā)現(xiàn)DNA甲基化在個體間的差異與藥物療效和不良反應(yīng)在個體間的差異有一定相關(guān)性。本文將對相關(guān)基因DNA甲基化與抗抑郁藥物反應(yīng)關(guān)聯(lián)性研究進行回顧探討，進而提出DNA甲基化可能成為早期預(yù)測藥物反應(yīng)的一個潛在生物標(biāo)志物。

1 DNA甲基化

表觀遺傳學(xué)（epigenetics）是研究不涉及DNA序列改變的可遺傳的基因結(jié)構(gòu)修飾對基因表達(dá)的改變，其中DNA甲基化是研究最多的表觀遺傳調(diào)節(jié)方式。DNA甲基化主要發(fā)生富含CpG雙核苷酸的DNA片段即CpG島，通過DNA甲基化轉(zhuǎn)移酶（DNA methyltransferases，DNMT）修飾調(diào)控。DNMT家族主要有DNMT1、DNMT2、DNMT3a和DNMT3b等4種亞型，DNMT1主要負(fù)責(zé)維持DNA復(fù)制過程甲基化水平，DNMT3a和DNMT3b結(jié)合形成復(fù)合體負(fù)責(zé)基因的起始甲基化，而DNMT2作用微弱[4]?；騿幼訁^(qū)甲基化可影響轉(zhuǎn)錄激活因子與其識別序列的結(jié)合而直接抑制基因表達(dá)，或通過結(jié)合甲基化結(jié)合蛋白 （methy CpG binding domain protein，MBD）募集抑制因子抑制基因轉(zhuǎn)錄，導(dǎo)致基因表達(dá)沉默[5]。見圖1。

圖1 DNA甲基化調(diào)控示意圖

DNA甲基化在基因表達(dá)過程中相對穩(wěn)定遺傳，但長期壓力、生活事件、早年創(chuàng)傷、藥物干預(yù)等具有逆轉(zhuǎn)環(huán)境因素所誘導(dǎo)表觀遺傳改變的潛能。實驗發(fā)現(xiàn)，長期慢性刺激引發(fā)抑郁樣癥狀同時會引起促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（corticotropin releasing hormone,CRH）表達(dá)上調(diào)，激活腎上腺軸活動，而基因啟動子區(qū)DNA甲基化降低；抑郁模型小鼠經(jīng)丙咪嗪藥物治療后CRH mRNA表達(dá)降低，DNA甲基化水平升高[6]。DNA甲基化在組織間差異較大，大腦內(nèi)羥甲基胞嘧啶水平約為胚胎干細(xì)胞的10倍，尤其是位于神經(jīng)突觸內(nèi)的基因?qū)窦膊”碛^遺傳研究至關(guān)重要。但文獻(xiàn)報道，外周組織DNA甲基化狀態(tài)接近腦組織表達(dá)，可一定程度反映腦組織DNA甲基化水平[7-8]。LOWE等[9]研究發(fā)現(xiàn)，頰粘膜細(xì)胞可能比外周血更能代替大腦甲基化水平，可能是因其細(xì)胞異質(zhì)性低，與腦組織從同一胚層發(fā)育分化。近年來，腦脊液在腫瘤和阿爾茨海默病表觀遺傳研究應(yīng)用越來越多，研究者認(rèn)為腦脊液更接近大腦組織，可以更真實反映腦組織表達(dá)情況[10]。未來研究精神疾病應(yīng)該重點考慮表觀調(diào)控修飾在腦組織和其他組織細(xì)胞異質(zhì)性。

2 DNA甲基化與抗抑郁藥物反應(yīng)

抗抑郁藥物反應(yīng)影響因素眾多，除了個體遺傳學(xué)差異，DNA甲基化研究逐漸成為尋找療效預(yù)測標(biāo)記物研究的新熱點。但是，因當(dāng)前研究樣本量有限，且種族、研究及基因位點的不同，甲基化狀態(tài)影響藥物反應(yīng)的研究結(jié)果存在較大爭議。目前大部分臨床研究集中在基線期 （用藥前）DNA甲基化研究，而非藥物干預(yù)對功能性基因位點的甲基化水平逆轉(zhuǎn)。文獻(xiàn)檢索發(fā)現(xiàn)，DNA甲基化對抗抑郁藥物干預(yù)影響的研究也集中于基因 SLC6A4、HTR1B、MAOA、BDNF、IL-11[11-18]（見表1）。

2.1 5-羥色胺轉(zhuǎn)運體（5-HTT）5-羥色胺轉(zhuǎn)運體（serotonin transporter，5-HTT，編碼基因SLC6A4）在抑郁癥發(fā)病分子生物學(xué)機制和抗抑郁藥物干預(yù)過程中均有重要作用。表觀遺傳研究發(fā)現(xiàn)[19-20]，位于SLC6A4轉(zhuǎn)錄控制區(qū)的CpG島DNA甲基化水平與LPR基因型相互作用可以影響5-HTT表達(dá)水平，并且SLC6A4啟動子區(qū)DNA甲基化化與中風(fēng)后抑郁和抑郁癥狀嚴(yán)重程度密切相關(guān)。PHILIBERT等[21]研究發(fā)現(xiàn)SLC6A4啟動子區(qū)CpG島基因位點甲基化參與基因活性調(diào)控，SLC6A4 DNA甲基化是5-HTT功能的重要調(diào)節(jié)方式。

2013年，KANG等[11]開展了一項關(guān)于抑郁癥患者SLC6A4基因DNA甲基化狀態(tài)與早期創(chuàng)傷、臨床特征和治療效果關(guān)系的研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，抑郁癥患者SLC6A4啟動子區(qū)高甲基化與其童年期創(chuàng)傷、抑郁家族史、主觀壓力高、嚴(yán)重抑郁癥狀等相關(guān)， 與藥物治療反應(yīng)無關(guān)。2014年，DOMSCHKE等[12]報道SLC6A4外顯子1A轉(zhuǎn)錄區(qū)DNA甲基化對抗抑郁藥物反應(yīng)的影響。該研究納入94例高加索抑郁癥患者，予以艾司西酞普蘭抗抑郁藥物治療并隨訪6周，結(jié)果顯示，SLC6A4平均甲基化水平低者預(yù)示藥物療效較差，尤其在CpG 2位點具有顯著相關(guān)性[12]。研究者們推測SLC6A4轉(zhuǎn)錄區(qū)DNA低甲基化可能通過增加5-HTT表達(dá)而減少腦內(nèi)5-羥色胺含量，從而導(dǎo)致較差的藥物療效；此外，研究發(fā)現(xiàn)5-HTTLPR/rs25531單倍型對SLC6A4甲基化狀態(tài)及治療效果均無影響。為了探索預(yù)測抑郁癥診斷與抗抑郁藥物反應(yīng)標(biāo)志物，OKADA等[13]在50例日本抑郁癥患者和50例健康對照中進行一項藥物干預(yù)研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，入組時患者組與對照組SLC6A4啟動子區(qū)DNA甲基化水平無明顯差異，而用藥后患者組幾個位點DNA甲基化水平顯著變化，且入組時甲基化水平高的抑郁癥患者表現(xiàn)出更好的治療效果[17]。另外與DOMSCHKE等[12]研究結(jié)果相同，OKADA等[13]也未發(fā)現(xiàn)SLC6A4片段長度多態(tài)性5-HTTLPR對其基因甲基化水平有影響。

雖然上述研究都對SLC6A4 DNA甲基化水平進行了探索，但納入的位點數(shù)量、位置不盡相同，結(jié)果有一定差異，DOMSCHKE等[12]證明低甲基化預(yù)示較差的治療效果，而KANG等[11]發(fā)現(xiàn)高甲基化與HAMD評分提高有一定相關(guān)趨勢。

表1 D N A甲基化相關(guān)研究文獻(xiàn)基本信息一覽表

2.2 5-羥色胺受體1B（5-HTR1B）5-羥色胺受體能控制進入突觸間隙5-羥色胺（5-hydroxytryptamine,5-HT）的合成和釋放，動物研究證實，抗抑郁藥物可減少動物腦內(nèi)5-HT受體密度，且受體結(jié)合能力與抑郁狀態(tài)變化有關(guān)[22]，因此推測影響5-HT受體表達(dá)的基因多態(tài)性和DNA甲基化可能同抗抑郁藥物療效相關(guān)。2016年GASSò 等[23]研究納入83例青少年抑郁癥患者，給予氟西汀抗抑郁藥物治療并隨訪12周，兒童抑郁量表 （children's depression inventory，CDI）評估療效，檢測外周血HTR1B DNA甲基化水平及基因型，綜合分析結(jié)果發(fā)現(xiàn)，rs9361233和rs9361235基因多態(tài)性與用藥后療效密切相關(guān)，雜合子攜帶者用藥后CDI評分較高，抗抑郁療效較差；而HTR1B啟動子DNA甲基化水平與患者用藥后臨床改善呈負(fù)相關(guān)?；蚣谆瘜?dǎo)致基因表達(dá)沉默，而HTR1B啟動子低甲基化可能通過增強基因轉(zhuǎn)錄活性，使5-HT水平降低，從而提高抗抑郁藥物治療反應(yīng)。

2.3 單胺氧化酶A（MAOA）單胺氧化酶（monoamine oxidase A，MAOA）主要參與5-羥色胺、腎上腺素、去甲腎上腺素等單胺遞質(zhì)的氧化降解過程，抑郁癥自殺患者下丘腦區(qū)MAOA活性增加，單胺氧化酶抑制劑就是通過抑制MAOA活性、減少中樞單胺遞質(zhì)分解以提高突觸間隙單胺遞質(zhì)濃度來達(dá)到抗抑郁作用的目的。文獻(xiàn)報道，MAOA基因突變可能與抑郁癥發(fā)病風(fēng)險相關(guān)[24]，但是對藥物干預(yù)是否有影響仍不清楚。表觀修飾可以通過影響基因轉(zhuǎn)錄水平從而影響基因的表達(dá)，SHUMAY等[25]研究證實MAOA基因啟動子區(qū)DNA甲基化水平影響腦內(nèi)MAOA酶活性及表達(dá)水平。2014年DOMSCHKE等[14]首次報道MAOA外顯子調(diào)控區(qū)DNA甲基化對抗抑郁藥物反應(yīng)的影響。結(jié)果顯示，在女性亞組中，CpG低甲基化與療效欠佳呈現(xiàn)一定相關(guān)性，但經(jīng)過多重檢驗校正后相關(guān)性無統(tǒng)計學(xué)意義[14]。

2.4 腦源性生長因子（BDNF）腦源性生長因子BDNF可以促進神經(jīng)元細(xì)胞的生長、增殖、分化等，并參與神經(jīng)突觸可塑性和認(rèn)知功能調(diào)控[26]。研究表明，外周血BDNF表達(dá)降低與抑郁癥發(fā)病密切相關(guān)，而有效的抗抑郁藥物治療可以提高外周血BDNF表達(dá)水平[27]。表觀遺傳修飾參與BDNF表達(dá)調(diào)控。研究發(fā)現(xiàn)，BDNF甲基化水平增高可以影響其外周血表達(dá)水平，且高甲基化可能與抑郁癥高發(fā)病風(fēng)險及藥物反應(yīng)有關(guān)[28]。

2013年，TADIò等[15]研究發(fā)現(xiàn)，BDNF啟動子區(qū)CpG-87位點未甲基化預(yù)示治療效果欠佳，且藥物治療后血漿BDNF水平降低，而高甲基化攜帶患者療效較好并伴隨血漿BDNF水平升高。抑郁癥是引起自殺的重要精神因素，KANG等[26]研究表觀調(diào)控與抑郁癥患者自殺行為及藥物治療后自殺觀念改變的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，BDNF高甲基化與自殺史及藥物治療后自殺觀念緩解差顯著相關(guān)。許多軀體疾病會合并抑郁癥，抑郁癥狀會嚴(yán)重影響軀體疾病進展。KIM等[17]通過研究BDNF DNA甲基化對急性冠脈綜合征合并抑郁癥患者在使用抗抑郁藥治療24周后療效影響發(fā)現(xiàn)，BDNF高甲基化組表現(xiàn)出更好的治療效果。綜上研究，BDNF甲基化可能成為預(yù)測藥物反應(yīng)的生物標(biāo)記物，尚待更多研究進行深入探索。

2.5 白介素-11（interleukin-11，IL-11）

免疫功能激活是抑郁癥發(fā)病機制的重要補充，細(xì)胞因子參與神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)、神經(jīng)內(nèi)分泌及神經(jīng)可塑性等多個系統(tǒng)。IL-11是一個多功能的細(xì)胞因子，近來多項研究發(fā)現(xiàn)IL-11表達(dá)與抑郁癥及藥物干預(yù)密切相關(guān)。POWELL等[29]研究顯示抑郁癥患者抗抑郁藥物治療后有效組較無效組IL-11表達(dá)水平降低，IL-11基因多態(tài)性rs1126757與艾司西酞普蘭療效有關(guān)。在此研究基礎(chǔ)上，2013年P(guān)OWELL等[18]進一步研究了表觀遺傳修飾對抗抑郁藥物反應(yīng)的預(yù)測作用。該研究納入抑郁癥藥物基因組學(xué)研究項目（GENDEP）中的113例抑郁癥患者，予以艾司西酞普蘭或去甲替林藥物治療，分析外周血IL-11 DNA甲基化水平與治療效果的關(guān)系，結(jié)果發(fā)現(xiàn)IL-11低甲基化狀態(tài)與較好的治療效果顯著相關(guān)[18]。研究者們提出該研究中可能存在一些不足，尤其是甲基化存在組織特異性，外周血甲基化水平不能完全代替腦部甲基化水平，但I(xiàn)L-11的表觀修飾在藥物干預(yù)中的影響仍值得進一步研究關(guān)注。

3 結(jié)論

目前，表觀遺傳相關(guān)的DNA甲基化對藥物干預(yù)影響的研究較少，還處于起步階段。但已有的研究結(jié)果顯示，DNA甲基化可能成為預(yù)測抗抑郁藥物反應(yīng)的重要生物標(biāo)志物，值得引起重視。多項研究由于樣本量、研究對象種族、療效評價標(biāo)準(zhǔn)、目的基因位點差異等因素使得研究結(jié)果無法獲得統(tǒng)一，因此需要大量長期隨機對照研究來補充驗證。未來，表觀遺傳在個體化治療中的研究和應(yīng)用將為精神疾病治療提供更多的理論依據(jù)。

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R749 (

2017-04-14）

A (責(zé)任編輯：肖雅妮)

10.3969/j.issn.1002-0152.2017.07.015

☆國家自然科學(xué)基金項目（編號：81671326）

* 復(fù)旦大學(xué)藥學(xué)院臨床藥學(xué)（上海 201203）

△上海交通大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬精神衛(wèi)生中心