生物精神病学。作者手稿；PMC 2010年2月15日提供。
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美国国立卫生研究院：美国国立卫生研究院92346
干扰素α激活中枢神经系统炎症通路：与单胺类和抑郁症的关系
美国佐治亚州亚特兰大埃默里大学医学院精神病学和行为科学系
通讯作者：Andrew H.Miller，医学博士，埃默里大学医学院Winship癌症研究所，1365-C Clifton Rd，5th floor，Atlanta，GA 30322，电话404-727-8260，传真404-778-5550，电子邮件ude.yrome@20千兆 摘要
背景
干扰素（IFN）-α已被用于研究先天免疫细胞因子对人类大脑和行为的影响。外周给予IFN-α进入大脑并与中枢神经系统（CNS）炎症反应相关的程度尚不清楚。此外，IFN-α相关的中枢神经系统炎症反应、神经递质代谢和行为之间的关系尚未建立。
方法
24名丙型肝炎患者在未接受治疗（n=12）或聚乙二醇化干扰素α-2b治疗（n=22）约12周后接受腰椎穿刺和采血。分析脑脊液（CSF）和血液样本中的促炎细胞因子及其受体，以及趋化因子、单核细胞趋化蛋白（MCP）-1和IFN-α。此外，对脑脊液样本进行单胺代谢产物和促肾上腺皮质激素释放激素的分析。使用蒙哥马利-阿斯伯格抑郁评定量表评估抑郁症状。
结果
在所有接受IFN-α治疗的患者和只有一名对照组受试者的脑脊液中检测到IFN-α。尽管血浆IL-6没有增加，但经IFN-α治疗的患者的脑脊液IL-6和MCP-1显著升高，两者均与脑脊液IFN-α浓度高度相关。在免疫学和神经递质变量中，5-羟色胺代谢物5-羟吲哚乙酸（5-HIAA）的对数转换脑脊液浓度是抑郁症状的最强预测因子。对数转化CSF中IL-6的浓度与对数转化CSF5-HIAA呈负相关（r2=-0.25，p<0.05）。
结论
这些数据表明，外周给药的细胞因子可以激活人类的中枢神经系统炎症反应，该炎症反应与单胺类（血清素）代谢相互作用，而单胺类代谢与抑郁症有关。
关键词：炎症、抑郁、细胞因子、单胺类、脑脊液
介绍
人们对先天免疫细胞因子在行为障碍中的作用越来越感兴趣，包括患有抑郁症的患者和健康的患者(1–三). 例如，抑郁症患者的外周血和脑脊液（CSF）中发现固有免疫细胞因子、白细胞介素（IL）-1、IL-6和肿瘤坏死因子（TNF）-α及其可溶性受体升高(1). 此外，先天免疫细胞因子已被证明几乎影响与抑郁症相关的每一个病理生理领域，包括神经递质代谢、神经内分泌功能、突触可塑性和局部脑活动(1,2).
因为细胞因子是相对较大的分子（约15–25 kD），不能自由通过血脑载体（BBB）(4)外周细胞因子信号到达大脑的途径受到了广泛关注。实验动物的数据表明，外周分泌或注射的细胞因子可以通过多种途径进入大脑，包括1）通过BBB中的泄漏区域，2）通过饱和转运分子进行主动转运，3）激活内皮细胞（以及大脑血管系统中的其他细胞），然后在脑实质内释放炎症介质，4）与与外周传入神经纤维（例如迷走神经）相关的细胞因子受体结合，后者反过来将信号传递给相关的脑核(2,5–7). 然而，应该注意的是，外周给药的细胞因子是否能进入大脑并激活人类的中枢炎症通路尚待确定。此外，细胞因子诱导的人类行为改变是否与中枢细胞因子对行为相关神经递质系统代谢的影响有关，尚待确定。
研究外周血细胞因子在人类大脑中的作用的一个机会是研究接受干扰素（IFN）-α治疗的患者。IFN-α是一种先天免疫细胞因子，具有抗病毒和抗增殖活性，因此用于治疗传染病和癌症(8,9). 虽然是一种有效的治疗方法，但IFN-α诱导了包括抑郁症在内的高比例行为障碍，在30–50%的IFN-α治疗患者中，抑郁症发展到了临床上显著的程度(10–15). 先前的研究已经将干扰素-α治疗期间抑郁的发生与外周血炎症标记物的变化以及包括色氨酸（血清素的主要前体）在内的单胺类神经递质前体的外周可用性的变化联系起来(16–20). 此外，在干扰素-α治疗期间，过度的下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴反应与抑郁相关，这表明包括促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）在内的致敏神经内分泌通路可能易受干扰素诱导的行为改变的影响(21).
然而，到目前为止，还没有研究对可能与抑郁症有关的IFN-α的中枢神经系统（CNS）免疫、单胺类或神经肽效应进行检测。因此，我们试图确定1）IFN-α在外周给药时是否进入大脑；2） 外周注射IFN-α是否与CNS炎症通路的激活有关；3） 这些炎症途径的激活是否影响相关单胺或CRH的代谢；和4）中枢神经系统炎症途径、单胺代谢或CRH中IFN-α相关变化是否与抑郁症相关。
为了实现这些目标，在接受聚乙二醇化干扰素-α联合利巴韦林治疗丙型肝炎病毒（HCV）感染的患者中，评估了几种炎症介质、单胺类神经递质代谢物和CRH的脑脊液和血浆浓度。等待IFN-α治疗的HCV感染患者作为对照。炎症介质包括IL-6及其可溶性受体（sIL-6R）、TNF-α及其2型可溶性受体（s TNF-R2）、IL-1-β和单核细胞趋化蛋白-1（MCP-1）。研究表明，注射IFN-α可以诱导相关患者群体和/或外周血单个核细胞和各种细胞系的外周血中的IL-6和TNF-α及其可溶性受体以及IL-1-β(21,22). 此外，已发现IL-6和TNF及其可溶性受体的外周血浓度，无论是在基线水平还是在IFN-α治疗期间，都可以预测IFN-α疗法期间的抑郁(16,20,23,24). 人类免疫缺陷病毒（HIV）感染患者脑脊液中MCP-1升高(25–27)，一种与CSF中IFN-α浓度增加有关的疾病(28,29). 已知IFN-α通过诱导MCP-1诱导炎症反应(30)研究发现，在中枢神经系统给予炎症刺激后，MCP-1激活大脑中的小胶质细胞[例如脂多糖（LPS）](31).
为了评估干扰素-α对中枢神经递质的影响，检测了5-羟色胺（5-羟基吲哚乙酸[5-HIAA]）、多巴胺（高香草酸[HVA]）和去甲肾上腺素（3-甲氧基-4-羟基苯乙二醇[MHPG]）主要代谢物的脑脊液浓度。这些代谢物的选择基于IFN-α改变血清素前体色氨酸的外周可用性的数据，以及将这些单胺类及其代谢物与抑郁症和其他行为障碍联系起来的大量文献(32–34). 最后，测定脑脊液和血浆IFN-α浓度以及神经调节肽CRH。
方法和材料
学科
24名HCV阳性受试者（15名男性，9名女性）被纳入本研究。要求受试者血清抗-HCV抗体阳性或通过逆转录聚合酶链反应HCV-RNA阳性。排除标准包括失代偿性肝病；非丙型肝炎病毒引起的肝病；HIV感染（由受试者的治疗医生报告）、不稳定的心血管、内分泌、血液、肾脏或神经疾病（由体检和实验室测试确定）；在进入研究的六个月内有精神分裂症、双相情感障碍或诊断为严重抑郁症（MD）或药物滥用/依赖史[由精神障碍诊断和统计手册第四版（SCID）结构化临床访谈确定](35)，和/或在简易精神状态测试中得分<24，表明存在轻度以上的认知障碍(36). 要求患者在进入研究前至少4周停用所有抗抑郁药、抗精神病药或情绪稳定剂药物（氟西汀为8周）。受试者还需要在进行腰椎穿刺（LP）或采血前至少两周停止服用其他可能影响研究结果的药物（即麻醉性镇痛药、苯二氮卓类和抗炎药）。本文报告的受试者是先前关于干扰素-α对认知性能和神经内分泌功能影响的研究中所包含的受试对象的子样本(20,37). 所有受试者都提供了书面知情同意书，并接受了研究程序先验的埃默里大学机构审查委员会批准。
研究设计
研究参与者被纳入一项纵向研究，在基线检查免疫和其他神经生物学变量，并在大约12周内未接受IFN-α/利巴韦林治疗或治疗（见上文）。为了本研究的目的，对等待IFN-α/利巴韦林治疗的丙型肝炎患者（对照组，n=12）与接受IFN-α+利巴韦林约12周治疗的丙肝患者（治疗组，n=22）的脑脊液和外周血中的免疫和神经递质变量进行了跨部门评估。所有接受IFN-α治疗的受试者均接受聚乙二醇化IFN-α-2b（Pegintron®，先灵宝）1.5μg/kg（皮下给药）和利巴韦林（800-1400 mg/d）。治疗组与对照组的参与情况由患者及其医生根据时间表限制和个人偏好决定，而不是基于标准化标准或受研究方案控制。
对于LP，受试者于下午1点被埃默里大学普通临床研究中心（GCRC）录取。LP由一名训练有素的医生在下午4点至5点之间进行。每个受试者在丢弃最初的1cc以避免血液污染后，取出约10cc的CSF。将样品收集到冷却管中，将其等分到1cc小瓶中，并立即在−80°C下冷冻，直至检测。受试者在过夜后出院。
为了限制CSF采样压力对外周血免疫参数和抑郁评估的影响，在LP后6-7天进行了血液采样和抑郁评估。为了进行血液采样，受试者在晚上10点熄灯的情况下进入埃默里GCRC。第二天早上，受试者在早上7点15分被叫醒并提供早餐，然后进行神经精神评估。中午12点吃过午饭后，下午4点将血液从留置导管中抽出，放入冷冻的EDTA涂层管中，这与LP发生的时间相对应。在采血过程中，受试者被要求在采血前安静休息30分钟。采样后，立即将血液在4°C下以1000×g离心10分钟。然后取出血浆并在−80°C下冷冻，直到进行分析。由于聚乙二醇化干扰素-α的行为效应往往在每周注射后立即表现最为明显，因此在每个受试者最后一次注射后4-5天，都安排了LP和血液取样。所有就诊都进行了尿液药物筛查，以排除药物滥用。对照组受试者与IFN-α/利巴韦林治疗的患者同时参与所有研究程序。
行为评估
使用SCID的情绪障碍模块和蒙哥马利-阿斯伯格抑郁评定量表（MADRS）评估抑郁症(38). MADRS是一个10项临床医生管理量表，用于评估抑郁症状的严重程度。
免疫参数和脑脊液单胺代谢产物的评估
通过高灵敏度定量酶联免疫吸附试验（ELISA）（明尼阿波利斯研发系统公司）对TNF-α、IL-1-β和IL-6进行了重复测定。用R&D Quantikine ELISA试剂盒测定细胞因子可溶性受体（sTNF-R2、IL6-sR）和MCP-1。通过高灵敏度定量ELISA（Amersham Biosciences，Piscataway，NJ）测定血浆IFN-α，发现该ELISA可鉴定重组人IFN-α和聚乙二醇化IFN-α制剂。TNF-α、Il-1β和Il-6的组间和组内变异性均<12%，sTNF-R2、Il-6sR、MCP-1和IFN-α的组间变异性均<10%。检测灵敏度如下：TNF-α：0.11pg/ml；IL-1β：0.06pg/ml；白介素-6：0.04pg/ml；sTNFR2:1.0pg/ml；IL-6sR:6.5pg/ml；MCP-1:5.0pg/ml；干扰素-α：0.1pg/ml。
在Synchron LX-20分析仪（加利福尼亚州富勒顿市贝克曼-库尔特）上，使用贝克曼-科尔特高敏CRP分析法（加利福尼亚州布雷亚市贝克曼库尔特诊断公司）测量C反应蛋白（CRP）。
如前所述，使用高效液相色谱法在重复的20μl CSF等分样品中测量5-HIAA、HVA和MHPG(39). 使用双电极系统（马萨诸塞州切姆斯福德ESA Incorporated）进行电化学检测，并使用Turbochrom软件（加利福尼亚州圣何塞PE-Nelson）计算峰面积。柱上所有分析物的灵敏度为~1pg。
使用高亲和力抗体（S-2021，针对hCRH在兔子体内培养），通过非平衡放射免疫分析法在四份50μl CSF等分样品中测量CRH（Bachem Americas Inc.，Torrance，CA）。将抗体（25μl）添加到CSF中，并将混合物在2°C下培养24小时。跟踪125I-tyr公司0-然后添加CRH（25μl），并将混合物再培养16小时。使用山羊抗兔IgG沉淀CRH抗体复合物。检测灵敏度为2.8pg/ml，四倍体之间的变异系数为7.5%。
研究人员在不了解研究参与者临床状况的情况下对所有生物样本进行分析。
统计分析
使用描述性统计（平均值、中位数、标准差和四分位范围）描述各组的相关变量。使用连续测量的t检验和Wilcoxon秩和检验以及分类变量的Chi-square或Fischer检验（视情况而定）来评估各组之间的差异。采用广义线性模型（GLM）来补充组间免疫和神经递质变量的统计比较，控制可能影响相关CSF和血浆生物标志物的因素，包括年龄、性别、体重指数（BMI）、MD病史，和基线炎症状态（由GCRC首次就诊时测定的血浆CRP反映）。尽管GLM对非正态性具有稳健性，但为了测试和变量之间的一致性，以及改善方差的同质性和残差的正态性，这些分析仅使用转换数据。在Levene检验表明方差非均质性的t检验中，采用了Welch的t检验。
计算皮尔逊相关性以评估相关连续变量之间的相关性，然后进行对数转换以提高正态性。基于24个样本量，该研究有~80%的能力检测中等效应量（r2=0.25）使用显著性的双尾检验和0.05的α水平。由于对照组的脑脊液干扰素-α值为0，因此使用Spearman试验对脑脊液IFN-α与相关连续变量之间的相关性进行了研究。在有指示的情况下，Bonferroni校正用于控制组织隔室内和跨组织隔室的多次比较。为了探讨相关免疫和神经递质变量对抑郁得分的相对贡献，采用反向选择和正向选择进行逐步回归分析。最终模型中独立预测因子的显著性水平设定为p<0.05。
结果
样品特征
如所示IFN-α/利巴韦林治疗的受试者和对照者在相关临床特征方面没有显著差异，包括年龄、种族、性别、既往药物滥用史、BMI和基线CRP。然而，IFN-α治疗的受试者更有可能有MD病史。在研究时，IFN-γ/利巴韦林治疗受试者的抑郁得分明显高于对照组。值得注意的是，IFN-α/利巴韦林治疗的既往有或无MD病史的患者的抑郁评分没有显著差异（数据未显示）。在CSF或血液取样时，没有患者符合MD症状标准。
表1
| 特性 | 对照组（n=12） | 干扰素α（n=12） | p值 |
|---|
| 年龄（平均值，SD） | 48.3 (7.7) | 48.3 (3.6) | 1 |
| 性别（n，%）男性 | 6 (50.0) | 9 (75.0) | 0.40 |
| 种族（n，%） |
| 高加索人 | 6 (50.0) | 4 (33.3) | 0.68 |
| 黑色 | 6 (50.0) | 7 (58.3) | |
| 亚洲的 | 0 (0.0) | 1 (8.3) | |
| 教育程度（n，%） |
| 大学（1年或以上） | 10 (83.3) | 7 (58.3) | 0.37 |
| 过去MDD（n，%） | 0 (0) | 5 (41.7) | 0.04 |
| 既往药物滥用（n，%） | 6 (50) | 6 (50) | 1 |
| MADRS（平均值，SD） | 3.2 (3.8) | 8.3 (5.8) | 0.02 |
| BMI（平均值，标准偏差） | 29.2 (5.6) | 29.5 (4.5) | 0.88 |
| 基线CRP（mg/L）（平均值，标准偏差） | 0.78 (0.8) | 0.87 (1.0) | 0.80 |
相关免疫生物标志物的脑脊液浓度
对研究参与者脑脊液中选定的免疫生物标记物的评估表明，与对照组相比，经IFN-α治疗的患者脑脊液IFN-α、IL-6和MCP-1的浓度显著升高(,). 还检测了TNF-α和IL-1β。然而，在大多数样品中，结果低于检测限。干扰素-α/利巴韦林治疗的受试者中，IL-6和TNF可溶性受体的脑脊液浓度略有升高，但差异仅在sIL-6R方面达到统计学意义。为了确认各组之间相关脑脊液免疫变量的差异，对年龄、性别、BMI、基线炎症状态（CRP）和抑郁史进行重复分析。各组之间在所有变量上的差异仍然显著。此外，在模型中加入所述协变量后，各组之间的脑脊液sTNF-R-2差异显著（p<0.01）。
对照组与干扰素-α/利巴韦林治疗的丙型肝炎患者的脑脊液免疫生物标记物。在对照组（n=12）和干扰素（IFN）-α/利巴韦林治疗组（n=22）中，比较脑脊液（CSF）样本用于评估相关固有免疫细胞因子，包括干扰素-α（A组）、白细胞介素-6（B组）以及趋化因子、单核细胞趋化蛋白1（MCP-1）（C组）丙型肝炎病毒（HCV）感染患者。在接受IFN-α/利巴韦林治疗约12周后，对IFN-α/利巴韦林治疗的受试者进行研究。与对照组相比，经IFN-α治疗的受试者的脑脊液IFN-α、IL-6和MCP-1浓度显著升高（p<0.01）。
表2
| 免疫措施（中位数，IQR） | 对照组（n=12） | 干扰素α（n=12） | p值1 |
|---|
| 细胞因子（pg/ml） |
| 干扰素-α | 0 (0) | 0.34 (0.25) | 0.0001* |
| 白介素-6 | 1.64 (1.35) | 2.64 (1.71) | 0.005* |
| 肿瘤坏死因子† | -- | -- | |
| IL-1-β† | -- | -- | |
| 趋化因子（ng/ml） |
| MCP-1型 | 371.55 (89.6) | 605.3 (296.8) | 0.0001* |
| 可溶性受体（ng/ml） |
| sIL-6R型 | 0.76 (0.12) | 0.98 (0.44) | 0.03 |
| sTNF-R-2型 | 0.26 (0.07) | 0.36 (0.19) | 0.07‡ |
脑脊液中显著升高的免疫生物标志物之间的相关性分析显示，IFN-α、对数转化（ln）IL-6和lnMCP-1之间存在高度相关性（r2=0.52，df=22，p<0.0001，和r2=0.53，df=22，p<0.0001），以及lnIL-6和lnMCP-1之间的显著相关性（r2=0.23，df=22，p=0.018）。
相关免疫生物标志物的血浆浓度
外周血免疫检测显示，与对照组相比，经IFN-α治疗的受试者的血浆IFN-α和MCP-1显著升高，但IL-1-β、IL-6和TNF-α及其可溶性受体组间无差异(). 在接受IFN-α治疗的受试者中，血浆sTNF-R-2有增加的趋势。在控制相关临床和生物学变量后，各组之间的血浆IFN-α和MCP-1差异仍然显著。值得注意的是，血浆lnIFN-α和血浆lnMCP-1之间没有显著相关性（r2=0.06，df=22，p=0.23）。
表3
| 免疫措施（中位数，IQR） | 对照组（n=12） | 干扰素α（n=12） | p值1 |
|---|
| 细胞因子（pg/ml） |
| 干扰素-α | 4.65 (8.35) | 37.85 (40.16) | 0.0001* |
| 白介素-6 | 3.67 (2.1) | 3.17 (1.5) | 0.48 |
| 肿瘤坏死因子 | 1.46 (1.22) | 1.77 (1.90) | 0.75 |
| IL-1β† | -- | -- | |
| 趋化因子（ng/ml） |
| MCP-1型 | 225.0 (142.5) | 365.5 (132.0) | 0.005* |
| 可溶性受体（ng/ml） |
| sIL-6R型 | 33.38 (9.7) | 28.95 (10.5) | 0.51 |
| sTNF-R-2型 | 2.05 (1.89) | 2.84 (0.96) | 0.09 |
关于血浆和脑脊液免疫变量之间的关系，血浆lnIFN-α与脑脊液IFN-α和CSF lnIL-6相关（r2=0.26，df=22，p=0.011和r2分别为0.20、df=22、p=0.03）。然而，在控制倍数后，这些相关性并不显著(6)对这些组织隔间的相关变量进行比较（分别为p校正=0.066和p校正=0.18）。血浆lnIFN-α与CSF lnMCP-1的相关性（r2=0.13，p=0.08）以及血浆和脑脊液中lnIL-6浓度之间的相关性（r2=0.001，p=0.97）和lnMCP-1（r2=0.12，p=0.10）也没有达到统计学意义，血浆lnMCP-1和CSF lnIL-6之间的相关性也没有达到统计意义（r2=0.12，p=0.10）。
脑脊液单胺代谢产物
各组间的单胺类代谢物5-HIAA、HVA和MHPG无差异(). CSF lnHVA与CSF ln5-HIAA高度相关（r2=0.74，p<0.001）以及CSF lnMHPG（r2=0.24，p=0.014）。CSF ln5-HIAA与CSF lnMHPG无显著相关性（r2=0.13，p<0.08）。
表4
| 单胺代谢物（中位数，IQR） | 对照组（n=12） | 干扰素α（n=12） | p值1 |
|---|
| HVA（纳克/毫升） | 104.7 (60.15) | 76.8 (63.20) | 0.27 |
| 5-HIAA（纳克/毫升） | 33.45 (21.55) | 29.60 (21.70) | 0.16 |
| MHPG（纳克/毫升） | 16.80 (5.55) | 15.65 (5.00) | 0.45 |
CSF CRH公司
对照组与IFN-α/利巴韦林治疗组患者的脑脊液CRH浓度无差异（分别为40.1 SD±16.9和33.3 SD±6.5 pg/ml，t=1.3，df=14.5，p=0.22）。相关分析显示CSF lnCRH和CSF ln HVA之间存在显著相关性（r2=0.23，p=0.02）和CSF lnMHPG（r2=0.21，p=0.03），但在控制倍数后，这些相关性不显著(6)脑脊液CRH与相关脑脊液单胺类和免疫变量之间的比较（分别为p校正=0.12和p校正=0.18）。CSF lnCRH与ln5-HIAA或CSF中发现升高的任何免疫变量（即IFN-α、IL-6或MCP-1）之间均未发现显著相关性。
逐步回归分析：免疫、单胺类和神经肽对抑郁症的预测作用
为了探讨免疫和神经递质变量对抑郁症状的相对贡献，采用正向和反向选择进行逐步回归分析，包括IFN-α治疗的受试者与对照组相比显著增加的免疫变量，以及情绪相关的单胺代谢物和CRH，将CSF lnMHPG和CSF lnCRH纳入模型。使用正向或反向选择的最终简化模型仅包括CSF ln5 HIAA（F[1，23]=6.05，p=0.02）（R2=0.21). 值得注意的是，血浆lnIFN-alpha接近显著性（p=0.07），但未纳入最终模型，因为独立贡献的标准预设为alpha为0.05（见方法）。在脑脊液中发现升高的免疫变量中，只有CSF lnIL-6与CSF ln5-HIAA呈负相关（r2=−0.25，df=22，p=0.013）(). CSF ln5-HIAA与CSF IFN-α或lnMCP-1之间没有相关性（r2=−0.05，df=22，p=0.31和r2=−0.01，df=22，p=0.66）。
对照组和IFN-α/利巴韦林治疗的丙型肝炎患者脑脊液IL-6和5-HIAA的相关性。用于评估白细胞介素（IL）-6和5-羟色胺代谢物5-羟吲哚乙酸（5-HIAA）的脑脊液（CSF）样本取自对照组（n=12）和干扰素（IFN）-α/利巴韦林治疗的丙型肝炎病毒（HCV）感染患者（n=1 2）。在接受IFN-α/利巴韦林治疗约12周后，对IFN-α/利巴韦林治疗的受试者进行研究。脑脊液免疫和单胺测定值进行对数转换（ln）以达到正常值。CSF lnIL-6与CSF ln5-HIAA显著相关（r=-0.50，df=24，p=0.013）。
讨论
数据表明，外周注射IFN-alpha能够进入人类大脑，并与中枢神经系统的炎症反应有关，反映为脑脊液IL-6和MCP-1的升高。此外，IL-6的增加与5-羟色胺代谢物5-HIAA的减少相关，而5-HIAA又与抑郁症相关。
目前的研究首次证明，经外周注射聚乙二醇化干扰素-α可导致人类脑脊液干扰素α增加。尽管CSF中的IFN-α是否反映了经外周给药的聚乙二醇制剂仍有待确定，但这些数据与恒河猴的研究一致，恒河猴急性和慢性（4周）后CSF IFN-α浓度增加注射IFN-α的非表皮化制剂(40,41). 此外，对小鼠的研究发现，腹腔注射重组小鼠干扰素-α后，对中枢神经系统的干扰素诱导基因产生了深刻的诱导作用。这些对实验动物的研究表明，IFN-α能够进入（甚至可能进入）大脑(41,42). 然而，迄今为止，还没有描述过干扰素-α的饱和传输系统(43). 因此，IFN-α治疗患者脑脊液中出现的IFN-α表明，IFN-阿尔法要么通过BBB中的泄漏区域进入大脑，要么激活BBB处的细胞以诱导局部IFN-α的产生。关于后一种可能性，IFN-α已被证明能上调人类内皮细胞中的多种免疫基因，包括toll样受体3和干扰素调节因子7的基因，这两种基因都在响应相关免疫刺激（如病毒）产生IFN-α中发挥主要作用(44–46). 此外，重组人干扰素α已被证明能诱导人外周血单个核细胞产生干扰素(47). 还应注意的是，在干扰素-α治疗期间，MCP-1可能促进BBB的通透性，这一点在干扰物-α治疗患者的外周血和脑脊液中被发现升高。先前的体外和体内研究表明，长时间接触MCP-1可通过MCP-1对C-C基序趋化因子受体-2受体的影响显著增加BBB通透性(48). 在病毒感染的情况下，IFN-α已被证明能诱导MCP-1的产生，而MCP-1又在招募相关细胞类型（包括单核细胞）到感染部位方面发挥关键作用(30). 因此，IFN-α诱导的外围MCP-1的产生可能会增加BBB对IFN-α以及MCP-1本身的渗透性。
在IFN-α治疗的患者中，还发现脑脊液IL-6与IFN-α相关。然而，与IFN-α相比，IFN-α治疗的受试者的血浆IL-6浓度没有升高，并且与CSF的IL-6浓度无关。这些数据表明，作为干扰素-α穿透的一种功能，IL-6正在大脑中从头合成。与此相关的是，MCP-1已被证明在启动CNS内的细胞（例如小胶质细胞）以产生局部促炎细胞因子方面发挥重要作用。例如，尽管有形态学证据表明小胶质细胞和星形胶质细胞活化，但MCP-1敲除小鼠在胸膜内注射LPS后产生的IL-1β和TNF-α显著减少(31). 此外，IFN-β（与IFN-α的相同受体结合）已被证明在人类胎儿小胶质细胞中诱导MCP-1 mRNA和蛋白(49). 因此，中枢神经系统内MCP-1的IFN-α诱导可能通过启动局部胶质细胞元件而促进IL-6的增加，而胶质细胞元件反过来又在大脑内产生IL-6。IFN-α受体的小胶质细胞表达(50)IFN-α对包括IL-6在内的小胶质细胞因子产生的直接影响也可能参与其中。
在患有多种传染病的患者的CSF中检测到IFN-α，包括病毒性和细菌性脑膜炎、系统性红斑狼疮和Aicardi-Goutieres综合征，其中高浓度的血液和CSF IFN-α与弥漫性神经病理学有关(29,51–55). 在HIV感染中，与没有痴呆症的患者和对照组相比，HIV痴呆症患者的CSF IFN-α显著升高(28,29). 这些数据表明，在一些疾病（以及IFN-α治疗）的背景下，脑脊液IFN-α增加可能会导致行为改变。
逐步线性回归分析发现，在进入模型的相关免疫和神经递质变量中，5-HIAA是抑郁的主要预测因子。这些数据表明，干扰素-α诱导的抑郁症状可能由对血清素代谢的影响介导。5-羟色胺再摄取抑制剂预防或逆转IFN-α治疗患者抑郁症状的能力支持这一观点(10,56–59). 此外，这些数据与最近的一项研究一致，该研究表明，5-羟色胺转运体基因多态性与IL-6基因多态性相互作用，影响IFN-α治疗的HCV患者的抑郁症状(60). IFN-α可能影响血清素代谢的几种机制。例如，IFN-α是p38有丝分裂原活化蛋白激酶（MAPK）的有效诱导剂，已证明其可以上调5-羟色胺膜转运蛋白的表达和功能(61,62). 事实上，外周血单个核细胞中p38 MAPK的激活与婴儿期遭受母亲虐待/忽视的恒河猴CSF 5-HIAA的降低有关(63). 此外，IFN-α和p38 MAPK通路已被证明能激活吲哚胺2,3双加氧酶(64)将色氨酸分解为犬尿氨酸和喹啉酸。研究发现，外周血色氨酸的减少与IFN-α诱导的抑郁症状有关，IFN-α治疗的MD患者外周血kynurenine增加(17,18,65). IFN-α也被发现下调相关细胞系中的血清素1A受体(66). 值得注意的是，IFN-α相关的脑脊液IL-6增加可能进一步导致血清素代谢的改变。以前的研究表明，实验动物服用IL-6对大脑多个区域的血清素代谢有深远影响(67,68). 还应该提到的是，IL-6与神经前体细胞生长受损有关，这表明IL-6可能对突触可塑性和行为有直接影响(69).
当前研究有几个局限性值得考虑。由于受试者样本相对较少，我们只有足够的统计能力（80%或更高）来检测中等效应大小（r2=0.25），占观察到的关系中约25%或更多的方差。更大的样本量可能有助于检测变量之间更微妙的关系，尤其是血浆和脑脊液MCP-1之间的关系。另一个限制是LP后6-7天采集血样和抑郁评估，研究期间仅采集一次脑脊液样本。该设计策略用于限制CSF采样的压力和焦虑对外周血和行为测量的影响，并限制因重复LP而退出的风险。然而，由于血液和行为评估没有与CSF样本同时获得，这些变量之间的关系可能不那么牢固。纵向评估也将大大加强研究设计，并允许更好地控制个体差异和评估因果关系。还应注意的是，由于分析仅限于MADRS测量的抑郁症状，免疫和神经递质变量与其他症状域之间的关系仍有待确定。最后，由于组分配不是随机的，IFN-α/利巴韦林治疗组既往MD病史的发生率较高。然而，控制既往抑郁症病史对组间观察到的差异没有显著影响。
致谢
本研究部分得到了美国国立卫生研究院（K05 MH069124、K23 MH064619、R01 MH070553、R01 HL073921、T32 MH020018）、NIH/NCRR普通临床研究中心（M01 RR00039）和疾病控制与预防中心的资助。
脚注
财务披露
查尔斯·莱森是礼来公司、惠氏公司和先灵宝公司的发言人，曾担任先灵宝公司、惠氏公司、礼来公司和Centocor公司的顾问或咨询委员会成员；安德烈·鲍里索夫（Andrey S.Borisov），马提亚斯·马杰（Matthias Majer）,丹尼尔·德雷克,朱塞佩·帕格诺尼,Bobbi J羊毛葡萄酒,杰拉尔德·沃格特、和布雷恩·马松未报告生物医学财务利益或潜在利益冲突；安德鲁·H·米勒曾担任先灵葆雅（Schering-Plough）和Centocor（Centocor）的顾问或顾问委员会成员，并获得了詹森/约翰逊（Janssen/Johnson and Johnson）、葛兰素史克（GlaxoSmithKline）和先灵葆格（Schering-Plough）的研究资助。
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