重度抑郁症 （MDD）发病率在全球范围内呈逐年增加趋势，临床症状包括快感缺乏并伴有缺乏动力、情绪低落、食欲改变、睡眠问题、认知挑战等症状以及自杀的可能性增加。世卫组织、世界银行和哈佛的一项联合研究表明，抑郁症已经成为中国疾病负担的第二大病。
当前，三环类抗抑郁药、选择性五羟色胺再摄取抑制剂和去甲肾上腺素再摄取抑制剂等药物，已在MDD的临床治疗中得到广泛应用。然而，部分患者的治疗效果并不理想。因缺乏客观诊断依据，且常与慢性病和其他情绪障碍相关，MDD在临床上难预防和诊断。目前其病理机制和药物治疗影响的潜在机制不明，诊断和治疗方法有限。MDD常见的病理机制包括：HPA轴功能障碍假说、单胺假说、炎症假说、遗传和表观遗传异常假说、大脑结构和功能重塑假说等。
图1 重度抑郁症发病机制的假说示意图 实验动物模型及其跨物种转译到人类，对于理解压力相关精神障碍的发病机制至关重要。斑马鱼作为一种重要的模式生物，不仅具有与人类高度保守的大脑组织区域，且具有丰富的社会学行为，已成为研究精神疾病和药物研发的重要工具。 接下来，就MDD的发病机制、治疗药物以及相关临床试验等方面的最新研究进展以及斑马鱼模型在其中的应用进行一个介绍。 压力和重度抑郁症密切相关，有压力的生活事件往往会导致抑郁发作。压力激活下丘脑中轴会引起认知和情绪的变化。HPA活动的增加是抑郁症患者最常见的神经生物学变化之一。研究表明，导致下丘脑-垂体活性升高的主要因素是促肾上腺皮质激素释放激素(CRH)的分泌增加。体肾上腺促肾上腺皮质激素(ACTH)在CRH的作用下释放，进而触发肾上腺皮质释放糖皮质激素(GCs)。此外，斑马鱼的下丘脑-垂体间质(HPI)和人类的下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴一样，使用皮质醇作为主要应激激素。 传统的单胺理论认为，除了常见的致病因素外，5-羟色胺(5-HT)、多巴胺(DA)、去甲肾上腺素(NE)等单胺类神经递质缺乏是临床抑郁症的根本原因。选择性血清素再摄取抑制剂(SSRIs)是一种已被证明可以成功治疗临床抑郁症的抗抑郁药物，正是针对这一假设而开发的，这一假设主要是基于偶然发现的具有抗抑郁作用的药物的药理机制。 斑马鱼神经系统具有神经递质,例如多巴胺、5-羟色胺、乙酰胆碱等,是进行神经系统研究的良好模型。2019年，冯喜增等用利血平诱导斑马鱼抑郁样行为，探讨文拉法辛联合褪黑素对利血平诱导的抑郁样斑马鱼的影响。研究采用酶联免疫吸附法(ELISA)检测斑马鱼脑内血清素(5-HT)、多巴胺(DA)和去甲肾上腺素(NA)水平，并采用qRT-PCR检测血清素转运体a (serta)、多巴胺转运体(dat)和去甲肾上腺素转运体(net)、囊泡单胺转运体2 (vmat2)和单胺氧化酶(mao)基因表达。结果表明文拉法辛联合褪黑素对斑马鱼抑郁症状的治疗效果更明显。 图2 药物对利血平诱导的抑郁样行为的保护作用 炎症假说认为MDD伴有促炎细胞因子和营养因子水平的变化，包括BDNF、白细胞介素（IL-1β、IL-6）和肿瘤坏死因子α（TNF-α），活性氧、炎症细胞因子和炎症小体激活可诱导神经炎症并促进MDD的发生。由于大脑的抗氧化防御能力较弱，耗氧率高，因此特别容易受到氧化应激 （OS）的影响。 小胶质细胞中的炎症小体可以被ROS激活，从而产生炎性细胞因子，包括TNF-α、IL-1β和IFN-γ。星形胶质细胞可以保护附近的神经元免受有毒剂量的NO，H2O2，以及超氧阴离子与NO、铁或6-羟基多巴胺在共培养系统中的结合，神经元依靠星形胶质细胞强大的抗氧化能力防护OS所导致的损伤。 综上所述，解释MDD发病机制的假说众多，相关研究也如火如荼，但仅采用上述一种假说仍难以完全揭示MDD的病理机制。神经和精神疾病神经生物学中的一些关键科学问题仍不清楚，如如何识别情绪障碍的病理特征变化，病理状态下脑代谢废物如何代谢，如何观察MDD患者神经细胞的即时相互作用和胞内细胞器的实时变化。在病理条件下，从全身综合协作的角度开展研究，增加新技术在研究中的应用比例，将为未来揭示MDD发病机制开辟新的途径。 近年来，微生物群-肠-脑轴与MDD的发病机制逐渐成为相关研究热点。据报道，应激刺激会影响肠道微生物群，进而诱导炎症介质（主要是IL-6和IFN-γ）的产生和短链脂肪酸水平的降低。肠道微生物群和炎症因子的改变会影响外周的 KYN 通路、新陈代谢和毒素代谢，并可能进一步通过血脑屏障进入大脑，增加了脑驻留细胞中细胞因子（如IL-1β和IL-6和NLRP3炎症小体激活）的b表达水平，分别导致小胶质细胞和星形胶质细胞激活和抑制。 斑马鱼肠道结构也与人类较为相似,分为上皮层、黏膜层、肌肉层和浆膜层,具有生物屏障、黏液屏障和上皮屏障。有研究表明，斑马鱼焦虑/抑郁行为与肠-脑途径密切相关。2023年，马阳光等从高级神经系统途径、神经内分泌途径、免疫途径、肠道菌群代谢途径和氧化应激途径探讨了抗生素引起斑马鱼焦虑/抑郁样行为变化与“肠-脑”途径作用的关联机制。综上，越来越多的研究阐明了导致抑郁症易感性的肠道微生物-大脑信号转导机制。 图3 抗生素通过肠道菌群改变引起斑马鱼的焦虑/抑郁样行为 此外，既往研究表明，MDD患者的慢性肝病患病率和发病率远高于一般人群。肝硬化患者抑郁症的发病率很高。已知肝脏参与体内的炎症和免疫反应，慢性炎症和免疫系统的失调与MDD的发生发展相关。肝脏中环氧二十碳三烯酸（EET）信号传导中的关键酶是环氧化物水解酶（sEH）。相关研究发现，慢性应激选择性地加剧sEH诱导的肝脏抑郁相关变化，同时显着降低血浆14,15-EET的水平。 张力等学者阐明了肝脑机制在焦虑障碍的作用，甲基供体的肝脏生物合成在运动训练中增强，导致大脑m6A上调，激活皮层环路，从而赋予应激弹性。目前仍需要大量的研究来深入解析肝脑机制与MDD之间的关系，并且开发基于肝脑分子机制的相关治疗策略。 图4 MDD发病机制 通过测序或大数据分析等方法找到抑郁相关易感基因，然后利用基因编辑手段构建斑马鱼抑郁模型，从而可以达到研究疾病背后深层次机制的目的。此外，利用药物诱导斑马鱼抑郁模型也是比较常见的方式。利血平是一种囊泡性单胺转运体（VMAT）抑制剂，通过阻断VMAT而产生病理作用。长期使用这类药物会导致抑郁症。利血平是目前最常用的构建斑马鱼抑郁症模型的方法之一，所构模型也可以用于抗抑郁症新药的筛选。 此外，慢性不可预测应激（CUS）也是一种广泛使用的抑郁实验模型，主要用于研究慢性压力对大脑的影响。实验中采用禁食、驱逐应激、密集拥挤、社交隔离等应激源建立抑郁斑马鱼模型，后续可通过行为学测定以及单胺神经递质含量分析，对模型的可行性和有效性进行评价。 评价指标
HPA轴功能障碍假说
神经递质和受体假说
炎症假说
新研究进展
斑马鱼抑郁模型构建方法
病理切片：观测斑马鱼脑区神经元或电生理变化
行为检测：评估斑马鱼的焦虑程度与探索欲望（自主行为实验、旷场实验、新鱼缸实验、明暗场实验、感官刺激实验等）
ELISA：单胺类神经递质检测（血清素5-HT、多巴胺DA、单胺氧化酶MAO）
qRT-PCR：多巴胺神经发育相关基因表达（manf、otpa、oypb、wnt1、wnt3a、wnt5a）、神经调控相关基因表达（mao、pomc、bdnf、hcrt、nf-κb、 pparγ）
图5 开放旷场实验和时间示意图 图6 药物对斑马鱼在新环境测试中行为的影响 图7 药物对斑马鱼在明暗箱测试中行为的影响 图8 药物对斑马鱼大脑单胺神经递质的影响 近年来，众多研究者在MDD领域的研究取得了较大突破，尤其在多器官相互作用、多靶点调节策略和非药物预防措施等方面，并启动了相关临床试验。然而，MDD 的治疗和病理机制仍有待全面解析，从而为临床预防、诊断和治疗提供更有力的科学依据。 木芮生物具有完善的斑马鱼实验平台，并建立起了上百种的临床疾病模型，利用遗传、行为、细胞、生化分子等实验技术，深入探索疾病发生的机制，进而为临床治疗疾病提供可行的治疗方案或药物筛选机制。我们依托成熟的科研技术，可以为广大客户提供基础科研、毒理测试、药物筛选等服务，助力生物医学领域发展。 参考文献 [1]Cui L, Li S, Wang S, Wu X, Liu Y, Yu W, Wang Y, Tang Y, Xia M, Li B. Major depressive disorder: hypothesis, mechanism, prevention and treatment. Signal Transduct Target Ther. 2024 Feb 9;9(1):30. doi: 10.1038/s41392-024-01738-y. PMID: 38331979; PMCID: PMC10853571. [2]Tang YQ, Li ZR, Zhang SZ, Mi P, Chen DY, Feng XZ. Venlafaxine plus melatonin ameliorate reserpine-induced depression-like behavior in zebrafish. Neurotoxicol Teratol. 2019 Nov-Dec;76:106835. doi: 10.1016/j.ntt.2019.106835. Epub 2019 Sep 10. PMID: 31518687. [3]马阳光,康威,赵可欣,等.环境浓度抗生素引起斑马鱼焦虑/抑郁样行为与“肠-脑”途径关联的研究进展[J].生态毒理学报,2023,18(05):36-55. [4]关开宇.利血平诱导的斑马鱼抑郁症模型构建[C]//浙江省医学会精神病学分会,浙江省医师协会精神科医师分会.2019第四届之江精神医学交流会、浙江省医学会精神病学学术大会、浙江省医师协会精神科医师分会第十二届年会论文汇编.温州医科大学附属康宁医院;,2019:6.DOI:10.26914/c.cnkihy.2019.104179. [5]郭梦杰,刘云,吴志强等.南极磷虾油对利血平诱导的斑马鱼抑郁模型的改善作用[J].食品与机械,2023,39(07):152-156+171.DOI:10.13652/j.spjx.1003.5788.2022.81050.
