摘要
研究背景： 抑郁症（Major depressive disorder;MDD）是一种常见的重大脑精神疾病;尽管抑郁症研究众多;但其发病机制仍不清;且尚无客观的用于临床的诊断标志物;这给抑郁症的诊疗带来了极大的挑战。抑郁症发病机制学说众多;神经递质紊乱是其发病的一个显著特征。目前;尚无研究全面评价神经递质及代谢产物与抑郁症诊断、疾病严重程度间关系。此外;我们研究发现肠道微生物紊乱是抑郁发病的潜在新病因;可影响宿主肠-脑轴代谢;这提示肠道微生物可能调控脑神经递质系统。 目的： 1. 绘制 MDD 患者早期神经递质及其代谢物紊乱的整体代谢表征;筛选出MDD潜在诊断的标志物;并评价其临床诊断效能。 2. 采用无菌鼠（Germ free; GF）这一特殊模式动物;明确肠道菌群如何影响抑郁相关的行为;如何调控宿主海马神经递质代谢及其相关基因的表达。 方法： 1. 根据 GC-MS 及 LC-MS/MS 检测的不同特性;采用这两种互补的检测方法;靶向定量50例首发未用药MDD患者以及50例健康对照（训练集）的24个血浆神经递质及其相关代谢产物 2. 运用测试集（49个MDD患者;30个双相障碍患者和40个健康对照）;独立评价诊断标志物组的诊断效能（准确性及特异性）。 3. 采用PCR芯片比较GF小鼠和无特定病原体（specific pathogen free;SPF）小鼠海马神经递质基因的表达;通过靶向代谢组学准确定量GF鼠和SPF鼠血清和海马神经递质及其代谢产物。 4. 通过Western Blotting和旷野试验、新奇抑制进食试验验证差异基因。 5. 通过给GF鼠重定植正常菌群;验证在基因、蛋白、代谢和行为表型是否得到逆转。 结果： 1. 与健康对照相比;9个神经递质代谢物（GABA、酪胺、多巴胺、琥珀酸、α-酮戊二酸、谷氨酰胺 、酪氨酸、色氨酸和犬尿氨酸）在MDD患者血浆发生显著变化;其中GABA、酪胺和多巴胺在MDD患者中显著上调;琥珀酸、α酮戊二酸、 谷氨酰胺 、酪氨酸、色氨酸和犬尿氨酸在MDD患者中显著下调。这些代谢物主要涉及GABA、儿茶酚胺和5-羟色胺系统;血浆GABA和儿茶酚胺系统对抑郁症的诊断效能高于5-羟色胺通路。 2. 由 4 个候选血浆神经代谢物物(GABA、多巴胺、酪胺和犬尿氨酸)构建的诊断模型;可以较好的将MDD患者与健康对照区分开;训练集和测试集AUC分别为0.968和0.953。此外;该模型也可以准确将MDD与BD患者区分开来;其AUC值是0.901。 3. 在GF和SPF小鼠之间共有27个差异表达的基因;生物信息学分析显示;这些差异基因富集在12种神经精神疾病;如抑郁症、焦虑、精神分裂症和亨廷顿氏病等。KEGG Mapper 分析显示;多巴胺能突触和5-羟色胺能突触的改变最显著。Western Blotting结果进一步证实GF鼠海马多巴脱羧酸酶、单胺氧化酶B、多巴胺受体D3表达上调;与 PCR 芯片结果一致。肠道菌群缺失可显著影响外周和中枢神经递质代谢水平;与SPF鼠相比;无菌小鼠血清中多巴胺、酪胺、3-羟氨苯甲酸、色胺表达上调;而琥珀酸、α-酮戊二酸、谷氨酰胺、谷氨酸、二羟基苯乙酸、酪氨酸、 N-乙酰五羟色胺表达下调;谷氨酰胺;3-羟氨苯甲酸在无菌小鼠海马显著上调。 4. 在旷野试验中;GF小鼠的总移动距离和中心距离比SPF小鼠显著增加;在新奇抑制进食试验中;GF小鼠相比SPF小鼠的进食潜伏期显著降低。 5. 通过重新定植正常菌群;GF 鼠有 15 个差异基因被逆转;但不能逆转神经递质相关受体蛋白、神经递质及其代谢物、以及焦虑样行为表型。 结论： 1. MDD患者伴有显著血浆GABA、儿茶酚胺和5-羟色胺神经递质的紊乱。GABA;多巴胺;酪胺和犬尿氨酸组成的生物标志物组可以有效的区分MDD与健康对照及双相情感障碍患者; 2. 肠道微生物可显著影响外周和海马神经递质;可能为抑郁症神经紊乱潜在新影响因素。
NETL