重度抑郁癥(Major depressive disorder, MDD)已成為影響現代人生活最嚴重的精神疾病之一，對人類健康、經濟發展和生活質量帶來嚴重危害。目前，臨床上抗抑郁治療以藥物手段為主，但存在起效慢、復發高、治療響應性差等缺點。深入解析MDD的神經機制，探索新藥物干預策略，是治療抑郁癥患者的迫切需求。
研究發現，MDD患者大腦多個區域存在大腦白質纖維束的改變和髓鞘結構異常。多發性硬化癥(multiple sclerosis, MS)是一種常見的中樞神經脫髓鞘疾病，數據表明，多數MS患者會出現顯著抑郁癥狀，提示大腦內髓鞘化異?？赡軈⑴c到MD發病機制。
2022年4月16日，上海交通大學醫學院附屬精神衛生中心劉芳教授研究團隊在醫學經典期刊The Journal of Clinical Investigation雜志發表題為：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方案，并證明EphA4可作為相應藥物篩選靶點。
結果
1.抑郁癥模型小鼠發生髓鞘病變
首先，作者構建了兩種不同的抑郁癥動物模型：慢性不可預知輕度應激(chronic unpredictable mild stress, CUMS)模擬應激原誘發抑郁樣行為；多次脂多糖(lipopolysaccharide, LPS)注射模擬神經炎癥引起的抑郁樣行為，并借助抑郁相關行為學范式：蔗糖偏好實驗(sucrose preference, SPT), 曠場實驗(open field, OFT) 和懸尾實驗(tail suspension, TST)進行驗證。隨后，借助免疫組化、LFB髓鞘染色法（Luxol fast blue,LFB）及WB等技術手段發現，抑郁癥模型小鼠大腦發生髓鞘病變，存在脫髓鞘現象，表現為：CUMS小鼠腹側海馬髓鞘化(myelination)減少，CUMS小鼠和LPS小鼠腹側海馬中髓鞘堿性蛋白(myelin basic protein, MBP，維持中樞神經系統髓鞘結構和功能的穩定)水平顯著降低（圖1）。
圖1 抑郁癥模型小鼠發生髓鞘病變
通過對Ranvier節（軸突的絕緣髓鞘有規則間隔的間隙）進行免疫熒光及電鏡分析發現，CUMS小鼠腹側海馬的Ranvier節明顯長于對照組小鼠，且CUMS小鼠Ranvier節長度分布更廣，軸突髓鞘更薄（圖2A-G）。此外，WB結果發現，CUMS小鼠和LPS小鼠的突觸后致密蛋白-95(postsynaptic density protein-95, PSD95)的表達均顯著降低（圖2H-K）。這些結果提示了，CUMS和LPS誘導小鼠抑郁樣行為，大腦存在脫髓鞘現象，突觸蛋白表達降低。
圖2 抑郁癥模型小鼠大腦存在脫髓鞘和突觸蛋白表達降低現象
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2.clemastine改善小鼠的抑郁樣表型及突觸缺陷
基于上述結果，研究團隊進一步探究脫髓鞘與小鼠抑郁樣行為之間的關系。clemastine（氯馬斯?。榭菇M胺藥物，在多發性硬化癥(multiple sclerosis, MS)患者和MS動物模型中具有重塑髓鞘，促進髓鞘再生的作用?；诖?，研究人員連續2周腹腔注射clemastine，行為學結果顯示，clemastine改善了CUMS小鼠和LPS小鼠的抑郁樣行為（圖3A-H）。同時，增加了CUMS小鼠大腦中MBP的表達水平及髓鞘厚度（圖3I-O）。
圖3 Clemastine改善小鼠抑郁樣表型
慢性應激可破壞突觸中的局部蛋白合成，導致突觸形成、成熟和功能所需蛋白的產生發生改變。研究發現，CUMS小鼠的不對稱突觸數量減少、突觸后致密區厚度變薄，而給予clemastine治療后，可顯著改善這一現象（圖4）。提示了clemastine可有效逆轉慢性應激引起的突觸缺陷。
圖4 Clemastine改善CUMS小鼠的突觸缺陷
3.興奮性神經元中EphA4的異常表達是導致抑郁癥模型小鼠髓鞘病變的重要分子機制
接下來，為發現可能與CUMS小鼠脫髓鞘相關的基因，研究團隊基于RNA測序結果及WB分析發現，EphA4的表達在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成員，主要在成年海馬中表達，參與神經系統發育過程中神經網絡的形成、神經再生和突觸可塑性。進一步質譜分析發現，CUMS小鼠中EphA4的表達增加可能是其泛素化作用降低的結果（圖5F,G）。
圖5 EphA4表達下調可改善CUMS小鼠抑郁樣表型
為探究EphA4表達上調與CUMS誘發小鼠抑郁樣表型之間的因果關系，研究人員基于基因敲減策略（RNAi技術），在CUMS小鼠海馬區注射AAV-EphA4 shRNA，以降低EphA4的表達。蔗糖偏好實驗（圖5I）、曠場實驗（圖5J）和懸尾實驗（圖5K）行為學范式結果顯示，EphA4表達下調可有效改善CUMS小鼠的抑郁樣行為。同時，EphA4表達下調增加了CUMS小鼠MBP、PSD95和不對稱突觸數量的表達，以及髓鞘厚度，逆轉了CUMS小鼠的突觸結構及功能缺陷，促進了髓鞘再生，重塑髓鞘功能（圖6）。
圖6 EphA4表達下調改善了CUMS小鼠的突觸結構及功能缺陷
EphA4主要表達于興奮性神經元，且CUMS小鼠興奮性神經元EphA4的表達顯著增加（圖7A,B）。作者在CUMS模型小鼠腹側海馬注射pAAV-CaMKIIa-mCherry- EphA4 miR30shRNA病毒載體。結果顯示，特異性在興奮性神經元中敲低EphA4表達可以重塑髓鞘功能和突觸穩態，并抑制小鼠抑郁樣表型的發生（圖7-8）。
圖7 特異性在興奮性神經元中敲低EphA4表達可以抑制小鼠抑郁樣表型的發生
圖8 特異性在興奮性神經元中敲低EphA4表達可以重塑髓鞘功能和突觸穩態
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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
為明確該發現的臨床意義，研究團隊利用人腦庫樣本同步證實了重度抑郁癥(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（圖9）。這些結果進一步證實了髓鞘化異常在抑郁行為中的重要意義，EphA4可能作為相應藥物篩選靶點。
圖9 MDD患者腦組織中存在髓鞘化改變和EphA4的異常表達
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結論
本文借助CUMS和LPS誘導抑郁癥動物模型、多種行為學范式、RNAi技術、轉錄組、免疫沉淀-質譜分子生物學等多種技術手段，在腦區、環路、單細胞、超微結構、及分子表達上均發現抑郁癥模型小鼠大腦存在脫髓鞘現象，進一步研究發現興奮性神經元中EphA4的異常高表達是該現象的重要分子機制，下調EphA4的表達可促進髓鞘再生、修復突觸功能缺陷，抑制小鼠抑郁樣表型的發生。同時，臨床樣本也同步證實了抑郁癥患者大腦中髓鞘化改變和EphA4異常高表達。這些證據提示，髓鞘化改變可能是抑郁癥的重要病理機制，而EphA4可作為抗抑郁藥物研發的新型靶點，為臨床上多種促髓鞘化藥物在精神醫學上的驗證提供了理論依據。
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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醫學院附屬精神衛生中心李媛博士，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。該項目受到國家自然科學基金的支持。 上海交通大學醫學院附屬精神衛生中心臨床轉化研究課題組聚焦神經/精神疾病的細胞分子機制和干預策略研究，特別關注蛋白質-蛋白質相互作用異常對這些疾病發生發展的影響，相關成果已發表于Nature, Cell, Nature Medicine, Neuron, Journal of Clinical Investigation, Biological Psychiatry, Journal of Experimental Medicine和EMBO Journal等高質量雜志中。
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