科研 | Molecular psychiatry：围绝经期抑郁症体外模型中类固醇代谢和促炎基因的研究 / 四六文摘

编译：小北，编辑：夏甘草、江舜尧。

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导读

据估计，20-30%患围绝经期抑郁症(PMD)的女性患心血管疾病和全因死亡率的风险增加。雌二醇(E2)的治疗效果以及E2-WD诱发症状的作用提示在细胞水平对E2的改变更加敏感导致PMD。研究者利用之前E2-WD临床研究参与者的淋巴母样细胞系(LCLs)开发了一种PMD的体外模型。从既往PMD 女性(n=8)或者对照组女性(n=9)中获取的LCLs分别在三个实验条件下进行培养：对照基线、E2治疗以及E2-WD。转录组分析提示在所有实验条件下的PMD中转录本的表达存在显著差异。无论是哪一种实验条件，PMD中发生变化的基因有明显的重叠。之前报道的与心血管疾病相关的趋化因子CXCL10在PMD女性中上调，但是大多数在E2-WD后上调(p < 1.55×10−5)。DHEA代谢中固有的酶CYP7B1在不同实验条件的PMD患者中上调(F_(1,45)=19.93, p < 0.0001)。这些转录本进一步通过qRT-PCR验证。在PMD中包括炎症应答、早期/晚期E2应答以及胆固醇稳态的基因网络调节异常。研究者的结果提示在PMD中对E2-WD不同的行为应答反映了细胞内基因表达的内在差异。CXCL10, CYP7B1以及相应的促炎症和类固醇生物合成基因网络可能代表PMD中的生物标记物和分子靶向。最后这个体外模型为未来研究参与PMD脆弱点和结果的基因以及基因调控网络的分子机制提供了条件。

论文ID

原名：In vitro model of perimenopausal depression implicates steroid metabolic and proinflammatory genes

译名：围绝经期抑郁症体外模型中类固醇代谢和促炎基因的研究

期刊：Molecular psychiatry

影响因子：12.384

发表时间：2020年8月12日

作者：Peter J. Schmidt

第一单位：美国马里兰州贝塞斯达NIMH行为内分泌科

DOI：10.1038/s41380-020-00860-x

前言

大多数妇女在绝经期转变时没有临床上显著的心情变化。然而，对一些妇女而言围绝经期是增加抑郁倾向性的一段时间。一些预测的、基于社区的流行病学研究说明围绝经期的转变伴随抑郁症首次发病和复发风险1.5-3倍的增加。围绝经期和绝经期出现抑郁症状的妇女生活的质量显著下降并且面临更高风险的心血管疾病等医疗事件。在绝经期的转变时期，雌激素，特别是雌二醇E2成倍的降低，并且纵向的证据也表明围绝经期抑郁症（PMD）与卵巢功能降低相关。

围绝经期后期转变期间抑郁症发作，通常E2的分泌下降幅度最大。这一结果提示一部分女性在围绝经期具有对E2快速降低的基因敏感性。此外，激素治疗(HT)可以缓解或预防围绝经期抑郁，而停止HT治疗的妇女通常抑郁症状复发。有趣的是，与没有PMD生育匹配的妇女相比，在PMD中卵巢类固醇的水平（包括E2）是正常的，因此PMD妇女并不简单的是更多雌激素缺乏。

在一项安慰剂对照、双盲的临床研究中，研究者之前证实有PMD病史无症状绝经后的女性从E2到安慰剂的交叉治疗经历了抑郁症的显著性复发，而没有经历过抑郁症的妇女在绝经期间或者持续接受E2治疗后症状没有变化。这些发现提示经历PMD的妇女在绝经期转变过程中伴随的其他E2特异、独立性的事件中对变化具有不同的行为应答。由于E2等类固醇在传统的细胞水平作用以改变基因的转录和神经元信号通路，研究者猜想在PMD，无论是先天性的还是在E2-WD过程中能够观察到细胞应答的差异。

PMD的细胞基础尚未建立，PMD动物模型的相关性也未完全确定。尽管如此，体外细胞模型促进了对内分泌的控制并且不受影响基因表达的其他环境因素干扰，因此能够使有无PMD的妇女在E2暴露的不同条件下检测先天的细胞差异。淋巴母细胞系(LCLs)表达类固醇受体并且能够应答卵巢类固醇给药。因此研究者利用具有E2应答表型妇女中特异的LCLs，并且在细胞培养中再现了E2-WD以检测研究者的假说：PMD妇女的细胞与没有PMD妇女的细胞先天性不同。为了变化应答的分子信号通路，特别是在E2-WD之后，研究者将患有PMD和未患有PMD妇女来源的LCLs在E2治疗以及E2-WD过程中的基线水平上进行了比较。

结果

PMD妇女来源的LCLs中治疗依赖转录本表达的差异

主要成分分析（图S3a）以及层次聚类（图S3b）发现在LCL转录本中的变化是诊断或者治疗条件驱动的而不是由于批次效应。此外，没有样本是需要排除异常值以进一步分析。所有治疗组中每个样本匹配的平均reads是20.5–29.0百万。

图1 PMD与对照组中LCLs

PMD基线、E2以及E2-WD中差异基因表达以及转录组的异常调节

在基线、E2以及E2-WD，PMD与对照LCLs相比分别有449, 464, 以及534个差异表达的基因(DEGs)（表S1-S3）。经过FDR校正后，治疗组中共有19个独立的转录本具有统计学意义（表1）。在每个诊断组和治疗组之间所有差异转录本的散点图提示等值的差异是上调或者下调的对称分布并且大量的转录本表达差异成双倍（图S4a-f）。

不同治疗组间DEGs部分重合并且研究者观察到在PMD和对照组间差异的基因交叉，与LCL治疗显著无关（图2a）。在重合部分包括38个差异表达的基因仅是由于PMD诊断。在某种治疗方法的同一方向一些基因差异表达。例如37/38个在所有治疗组中重合的基因在同一方向异常调节，其中17个基因上调（图2b）以及20个基因下调（图2c）。在表S4中记录了在每个重合区域的基因。

图2 所有实验处理组中DEGs的显著重合

复制矩阵证实CXCL10在PMD中显著上调

在三个治疗组的同一方向一些基因显著改变。对于DEGs，研究者首先关注了E2-WD后FDR显著的基因。研究者的目标是确定在E2敏感的临床群体中具有相同图谱的这些基因是否确定。三个独立治疗的DEGs符合这一准则，并因此被挑选以进行更深入的研究：CXCL10（图3a）, IGLL5以及MEST。

利用一个具有更多PMD表型的LCLs进行qRT-PCR，证实了趋化因子和促炎症的生物标记物CXCL10在PMD的基线（图3b）、E2（图3c）以及E2-WD（图3d）条件下显著升高。在基线（图3e）以及E2-WD（图3f）条件下细胞培养的上清中CXCL10的蛋白水平在PMD中显著上调。然而，在有PMD病史的妇女血浆中CXCL10的水平与对照组相比并没有显著的不同。

在RNA-seq发现的样本中，与对照组相比3/8个妇女在E2-WD后IGLL5表现出高于10倍的升高。在qRT-PCR独立的矩阵中并没有再现IGLL5的显著差异，但是。与RNA-seq结果一致的是，与对照组相比大约10%的PMD妇女在E2-WD后IGLL5显著很高。通过RNA-seq发现的MEST显著上调并没有在扩展队列中存在统计学重复。通过qRT-PCR对其他E2-WD基因检测并没有发现扩展表型队列中统计学上的显著差异（图S7a-d）。

图3 促炎症趋化因子CXCL10在PMD妇女的LCLs中显著升高，特别是在E2-WD后

CYP7B1在PMD中显著上调并且与血浆中DHEA的水平相关

在剩下的34个与治疗无关的DEGs中CYP7B1被认为具有生理意义，尽管没有FDR统计校正，并且进一步进行探讨（图4a）。CYP7B1是一种参与DHEA和孕烯酮代谢的酶，在PMD的病理机制中发挥重要作用。在复制矩阵中qRT-PCR分析证实CYP7B1的表达在患有PMD妇女的LCLs中基线（图4b）以及E2-WD后（图4d）显著升高，并在E2趋于显著性（图4c）。对所有qRT-PCR数据集进行统计异常值Grubbs检验，对照组E2和E2-WD对比移除一个异常值。在一组进行RNA-seq的妇女LCLs(n=7 control, n=7 PMD)数据中，血浆DHEA水平在PMD妇女中显著降低（图4e），并且与CYP7B1 E2-WD RPKMs显著负相关（图4f）。

图4 参与DHEA的基因编码酶CYP7B1在PMD妇女的LCLs中显著升高并且与血浆中DHEA水平降低显著相关

在PMD LCLs中促炎症信号通路异常调节

对52个特征信号通路的GSEA分析证实在基线、E2以及E2-WD后转录组显著异常调节的过程，提示PMD妇女LCLs中细胞活动的广泛变化，与治疗条件无关。E2应答、炎症、细胞周期异常调节/凋亡以及类固醇代谢相关基因网络在E2-WD条件下显著的特征信号通路中突出。有趣的是，相同的过程在不同条件下趋向重要，并且在17个重合富集的信号通路中是一些炎症和类固醇应答的基因网络。

对E2-WD进行富集分析得到了所有表达的基因。利用这一方法，Type II干扰素信号通路在统计学上校正，证实CXCL10是促进炎症活化的标记物。

结论

在PMD中对E2-WD不同的行为应答反映了细胞内基因表达的内在差异。CXCL10, CYP7B1以及相应的促炎症和类固醇生物合成基因网络可能代表PMD中的生物标记物和分子靶向。

2 重磅综述 | Cell：非编码RNAs在肿瘤学中的作用（IF=36.216）

科研 | Molecular psychiatry：围绝经期抑郁症体外模型中类固醇代谢和促炎基因的研究

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