失眠癥生物標(biāo)志物及檢測(cè)方法研究進(jìn)展

楊 宇 陳 蔗 閆廣利 山 地 王喜軍

黑龍江中醫(yī)藥大學(xué) 國(guó)家中醫(yī)方證代謝組學(xué)研究中心，黑龍江哈爾濱 150040

失眠是以頻繁而持續(xù)的入睡困難或睡眠維持困難并導(dǎo)致睡眠滿意度不足為特征的睡眠障礙疾病[1]。成人中符合其診斷標(biāo)準(zhǔn)者高達(dá)10%～15%，其中約50%患者的病程可持續(xù)10年以上[2]。睡眠不足與生理失調(diào)和神經(jīng)退行性疾病風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)[3-4]，嚴(yán)重?fù)p害患者的身心健康和生活質(zhì)量，成為個(gè)人和社會(huì)的沉重負(fù)擔(dān)。生物標(biāo)志物是正常生物過(guò)程、致病過(guò)程或特定治療干預(yù)反應(yīng)的客觀生理指標(biāo)，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的生物標(biāo)志物可以用來(lái)幫助診斷和治療疾病。與傳統(tǒng)的臨床化學(xué)和組織病理學(xué)方法相比，與疾病相關(guān)的生物標(biāo)志物可以促進(jìn)疾病治療的發(fā)展，使用不同的檢測(cè)技術(shù)鑒定并表征這些生物標(biāo)志物具有重要的臨床意義。失眠的發(fā)病率很高，卻缺乏確定的臨床生物標(biāo)志物，只能通過(guò)患者口述來(lái)進(jìn)行診療，這種現(xiàn)狀亟待解決。近年來(lái)，隨著現(xiàn)代分析技術(shù)的提高，從生物標(biāo)志物入手研究失眠癥以及藥物治療失眠癥的代謝規(guī)律研究在近幾年越來(lái)越廣泛。本文將綜合近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)，針對(duì)失眠癥各種生物標(biāo)志物及其檢測(cè)方法的最新研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，旨在為失眠癥的診斷和治療提供依據(jù)。

1 失眠癥的生物標(biāo)志物

失眠癥的最佳生物標(biāo)志物應(yīng)具有較高的敏感性和特異性，較低的個(gè)體差異性，易于臨床醫(yī)生和患者解釋，并對(duì)年齡、性別和體重指數(shù)等生理變化具有穩(wěn)定性[5]。目前，關(guān)于失眠發(fā)病機(jī)制的主流假說(shuō)有下丘腦-垂體-腎上腺軸（hypothalamicpituitary-adrenal axis，HPA）功 能 失 調(diào) 假 說(shuō)、中樞神經(jīng)遞質(zhì)紊亂假說(shuō)等。現(xiàn)代研究表明5-羥色胺（5-hydroxytryptamine，5-HT）、γ-氨 基 丁 酸（γ-aminobutyric acid，GABA）、多巴胺（dopamine，DA）、?；撬?、食欲素等是與失眠癥密切相關(guān)的生物標(biāo)志物。這些生物標(biāo)志物還需要在未來(lái)的研究中加以驗(yàn)證，經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的生物標(biāo)志物可能會(huì)被用作失眠癥的診斷工具和治療結(jié)果的監(jiān)測(cè)指標(biāo)。例如，發(fā)熱是多種機(jī)制共同作用的結(jié)果，失眠也可能由無(wú)數(shù)的生物過(guò)程引起，對(duì)不同的生物標(biāo)志物進(jìn)行研究可以為揭示失眠癥的生理病理機(jī)制提供方向。

1.1 5-HT

在中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)，5-HT參與調(diào)節(jié)睡眠-覺(jué)醒行為、認(rèn)知、情感等許多功能[6]。選擇性激活中縫背核5-HT神經(jīng)元可快速誘導(dǎo)非快速眼動(dòng)睡眠期（non-rapid eye movement，NREM）的主動(dòng)覺(jué)醒[7]。有研究表明，斑馬魚(yú)中縫5-HT的基因切除可以減少睡眠時(shí)間并降低睡眠深度，小鼠中縫5-HT的基因切除會(huì)增加覺(jué)醒[8]。5-HT1A受體主要位于中腦中縫核區(qū)和5-HT釋放的終末靶點(diǎn)，腦干突觸后5-HT1A受體一定程度上可以造成5-HT對(duì)快速眼動(dòng)睡眠期（rapid eye movement，REM）的抑制效應(yīng)[9]。12 h睡眠剝奪可增加大鼠海馬中5-HT1A受體的表達(dá)，并且這種效應(yīng)在睡眠恢復(fù)48 h后消退[10]。在體內(nèi)酶的催化下，色氨酸可以氧化脫核轉(zhuǎn)變?yōu)?-HT，進(jìn)一步生成N-乙?；?5-羥色胺和5-羥基吲哚乙醛，二者又可分別產(chǎn)生褪黑素和5-羥基吲哚乙酸等神經(jīng)遞質(zhì)[11]。色氨酸代謝失調(diào)可引發(fā)神經(jīng)系統(tǒng)的功能紊亂進(jìn)而導(dǎo)致失眠。

1.2 GABA

大腦中的快速抑制性神經(jīng)傳遞主要由GABA及其突觸靶點(diǎn)A型GABA受體（GABAA受體）介導(dǎo)，GABAA受體已被證明是巴比妥類等臨床相關(guān)藥物的主要作用部位[12]，這種受體的功能障礙會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)紊亂和精神疾病，包括癲癇、焦慮和失眠[13]。當(dāng)GABA或其他激動(dòng)劑與GABAA受體結(jié)合時(shí)，會(huì)觸發(fā)神經(jīng)元細(xì)胞中氯離子的流入，導(dǎo)致負(fù)膜電位，抑制動(dòng)作電位的激發(fā)，從而降低腦細(xì)胞的活性，進(jìn)而有助于睡眠[14]。研究人員發(fā)現(xiàn)睡眠時(shí)間較短與扣帶回皮質(zhì)和內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)中GABA水平較低有關(guān)[15]，攝入GABA可以通過(guò)增強(qiáng)整體睡眠結(jié)構(gòu)從而改善正常和失眠狀態(tài)下的睡眠時(shí)間，且在失眠狀態(tài)下對(duì)促進(jìn)睡眠更有利[16]。也有研究表明GABA能的Lhx6+VZI神經(jīng)元是促進(jìn)睡眠的神經(jīng)元亞群，它們可以同時(shí)促進(jìn)NREM和REM睡眠并對(duì)睡眠表現(xiàn)出一種相對(duì)緩慢但持久的調(diào)節(jié)作用[17]。谷氨酸是人腦的主要興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，在谷氨酸脫羧酶的作用下可以轉(zhuǎn)化成GABA，二者對(duì)于維持神經(jīng)細(xì)胞抑制與興奮功能平衡的穩(wěn)定具有極為重要的作用[18]，進(jìn)一步對(duì)睡眠產(chǎn)生影響。

1.3 DA

DA能信號(hào)傳導(dǎo)涉及無(wú)數(shù)的生理功能，包括愉悅、疼痛、獎(jiǎng)賞、神經(jīng)內(nèi)分泌途徑的調(diào)節(jié)[19]，DA能神經(jīng)系統(tǒng)功能異常所致疾病常伴有嚴(yán)重的睡眠障礙。DA作用于基底外側(cè)杏仁核中表達(dá)DA受體D2的神經(jīng)元以誘導(dǎo)NREM到REM的轉(zhuǎn)變[20]。在NREM睡眠期間，基底外側(cè)杏仁核中DA的短暫增加會(huì)終止NREM睡眠并啟動(dòng)REM睡眠[21]。大腦黑質(zhì)中富含DA能神經(jīng)元和GABA能神經(jīng)元，研究表明，黑質(zhì)中的DA能神經(jīng)元作用于GABA能神經(jīng)元可以調(diào)節(jié)REM睡眠[22]。腹側(cè)被蓋核尾段的吻內(nèi)側(cè)被蓋核由GABA能神經(jīng)元構(gòu)成，其纖維投向中腦DA能系統(tǒng)以及其他腦區(qū)，具有促進(jìn)NREM睡眠及調(diào)控內(nèi)穩(wěn)態(tài)的作用[23]。此外，DA還是合成去甲腎上腺素（norepinephrine，NE）的前體物質(zhì)。大鼠中NE信號(hào)的衰減降低了聲音誘發(fā)覺(jué)醒的概率[24]，提示DA和NE是失眠發(fā)生發(fā)展的關(guān)鍵因素。

1.4 ?；撬?/h3>

?；撬崾且环N抑制性氨基酸，存在于中樞神經(jīng)系統(tǒng)和肌肉等許多組織中，能和GABA彼此作用，激活GABA受體和甘氨酸受體，進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的抑制作用[25]。研究人員對(duì)小鼠和人類間質(zhì)液和腦脊液中?；撬徇M(jìn)行檢測(cè)，結(jié)果表明睡眠-覺(jué)醒周期調(diào)節(jié)間質(zhì)液中?；撬崴?，睡眠剝奪增加間質(zhì)液和腦脊液中牛磺酸水平和?；撬岵±頂U(kuò)散[26]。給果蠅喂食?；撬徂D(zhuǎn)運(yùn)體Eaat2能起到促進(jìn)睡眠的作用，且?；撬峥梢韵鼸aat2基因敲除對(duì)果蠅睡眠的影響，證明了Eaat2通過(guò)?；撬嵋蕾嚈C(jī)制在神經(jīng)膠質(zhì)細(xì)胞成鞘中的喚醒促進(jìn)作用[27]。

1.5 食欲素

食欲能系統(tǒng)作為內(nèi)源性睡眠-覺(jué)醒調(diào)節(jié)電路的關(guān)鍵組成部分，是大腦的主要促醒系統(tǒng)[28]。研究人員發(fā)現(xiàn)，在背側(cè)被蓋核食欲素信號(hào)的化學(xué)基因沉默后，REM睡眠量減少且REM睡眠肌肉無(wú)力癥中斷，表明了食欲素在REM睡眠中的穩(wěn)定作用[29]。食欲素受體1型和食欲素受體2型（orexin receptor type 2，OX2R）都參與調(diào)節(jié)睡眠和覺(jué)醒，但OX2R在這些過(guò)程中起著更重要的作用，是調(diào)節(jié)覺(jué)醒和NREM的關(guān)鍵受體[30]。高選擇性O(shè)X2R拮抗劑在晝夜節(jié)律較早的時(shí)候迅速誘導(dǎo)睡眠，改善了睡眠質(zhì)量，且不影響覺(jué)醒能力[31]。

1.6 HPA軸

睡眠對(duì)HPA軸有抑制作用，HPA軸在任何水平（促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素受體、糖皮質(zhì)激素受體、鹽皮質(zhì)激素受體等）的功能障礙都可能擾亂睡眠[32]。從下丘腦室旁核的細(xì)小細(xì)胞神經(jīng)元產(chǎn)生和釋放的促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素在HPA軸的生理功能中發(fā)揮重要作用，促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素釋放后，垂體前葉分泌促腎上腺皮質(zhì)激素，促腎上腺皮質(zhì)激素作用于腎上腺皮質(zhì)后使皮質(zhì)醇分泌增強(qiáng)。血漿皮質(zhì)類固醇水平通常在覺(jué)醒前最高（即皮質(zhì)醇覺(jué)醒反應(yīng)），而在睡眠前最低，分別對(duì)應(yīng)于人類清晨和傍晚（嚙齒動(dòng)物則相反，它們夜間活動(dòng)）[33]。研究表明，孕期母體睡眠不足增加了雌性后代的血清皮質(zhì)醇濃度水平，提示了皮質(zhì)醇在睡眠中的重要作用[34]。

2 生物標(biāo)志物的分析及檢測(cè)方法

目前，尚無(wú)單一的分析平臺(tái)可以對(duì)樣品中的所有分子進(jìn)行檢測(cè)和鑒定。核磁共振光譜及色譜質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)等應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，成為失眠癥生物標(biāo)志物檢測(cè)方法的主要趨勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中可根據(jù)不同技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行選擇。

2.1 核磁共振

核磁共振是目前唯一能用于活體研究的分析技術(shù)[35]，具有樣品處理簡(jiǎn)單、無(wú)損傷性、無(wú)偏向性、分析快速并具有高度可重復(fù)性的優(yōu)勢(shì)，近年來(lái)應(yīng)用廣泛，成為臨床醫(yī)藥研究領(lǐng)域的重要工具，但也具有靈敏度較低、不可以進(jìn)行靶向分析的不足。核磁共振對(duì)顱腦、脊髓等疾病是最有效的影像診斷方法，通過(guò)該技術(shù)可以測(cè)定失眠癥患者背外側(cè)前額葉皮質(zhì)中代謝物濃度水平的變化[36]，也可應(yīng)用于測(cè)定丘腦、海馬、殼核等不同腦區(qū)的代謝特點(diǎn)[37]。

2.2 色譜-質(zhì)譜聯(lián)用

目前，液相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)由于具有高重復(fù)性、良好的線性范圍和高分辨率的特點(diǎn)，被廣泛用于代謝組學(xué)系統(tǒng)中潛在生物標(biāo)志物的檢測(cè)。該方法靈敏度高、選擇性高、分析速度快、樣品無(wú)須衍生化、可以進(jìn)行靶向和非靶向分析，但目前鑒定化合物的數(shù)據(jù)庫(kù)還不完備，二級(jí)質(zhì)譜只能部分提供結(jié)構(gòu)信息。氣相色譜-質(zhì)譜聯(lián)用能檢測(cè)揮發(fā)性化合物或可衍生為揮發(fā)性的化合物，該方法的主要優(yōu)點(diǎn)是高效率、高靈敏度及其在電子電離下獲得的質(zhì)譜的再現(xiàn)性[38]。毛細(xì)管電泳-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)基于待分離物組分間淌度和分配行為差異而實(shí)現(xiàn)分離，尤其適用于極性和帶電代謝物的分析。綜上所述，使用色譜-質(zhì)譜聯(lián)用技術(shù)可以對(duì)血清、尿液及腦、心、肝、腎和腎上腺等組織中的代謝物進(jìn)行檢測(cè)和表征[39-40]。

2.3 其他

酶聯(lián)免疫吸附測(cè)定的原理是基于抗原或抗體的固相化和抗原或抗體的酶標(biāo)記。生物標(biāo)志物可作為抗原，利用抗原與抗體之間的特異性結(jié)合實(shí)現(xiàn)生物標(biāo)志物的檢測(cè)。該方法操作簡(jiǎn)單且具有高度的特異性，但只能測(cè)定酶標(biāo)記的分子，可以用于檢測(cè)生物體液中特定分子的濃度[32]。質(zhì)譜成像技術(shù)是基于質(zhì)譜發(fā)展起來(lái)的一種分子成像技術(shù)，可以將質(zhì)譜信息添加到詳細(xì)的空間信息中，不僅可以記錄代謝物的強(qiáng)度，而且還記錄其在樣本內(nèi)的位置，從而允許生成物質(zhì)在組織中分布圖像。該技術(shù)可以用于檢測(cè)組織切片中的蛋白質(zhì)、脂質(zhì)、藥物和小分子物質(zhì)的空間分布[41]。

3 結(jié)語(yǔ)

失眠與公共安全和個(gè)人幸福感密切相關(guān)，及時(shí)診療對(duì)患者具有重要意義。由于失眠癥的發(fā)生和發(fā)展過(guò)程十分復(fù)雜，且受到多種因素的影響，尋找一種或多種生物標(biāo)志物組合聯(lián)用可能具有更大的臨床應(yīng)用價(jià)值。本文通過(guò)對(duì)近年來(lái)國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)中報(bào)道的失眠癥相關(guān)生物標(biāo)志物進(jìn)行總結(jié)，5-HT、GABA、DA、?；撬?、食欲素等是與失眠密切相關(guān)的生物標(biāo)志物，利用核磁共振光譜及色譜-質(zhì)譜聯(lián)用等分析檢測(cè)技術(shù)可對(duì)其進(jìn)行良好檢測(cè)，為失眠癥相關(guān)基礎(chǔ)研究及臨床診療提供參考。相信隨著理論技術(shù)的逐漸完善及臨床研究的不斷深入，一定會(huì)找到更多潛在的生物標(biāo)志物，更好地闡明失眠癥的生理病理機(jī)制，為失眠癥的早期診斷和治療開(kāi)拓一條新途徑。