眾所周知，抑郁癥（Major Depression Disorder, MDD）作為一種嚴(yán)重的精神類疾病，為病人、家庭以及社會都帶來了沉重的負(fù)擔(dān)。作為全球第四大疾病，約3.5億人飽受抑郁癥的折磨。在抑郁癥患者中呈現(xiàn)出較為明顯的性別不平衡。和男性患者相比，女性患者數(shù)量高出2-3倍；并且女性患者表現(xiàn)出的癥狀更為嚴(yán)重、更多的非典型抑郁癥狀、更嚴(yán)重的功能損傷以及高比例的伴發(fā)性焦慮。因此，男性和女性的抑郁癥治療方法都有區(qū)別。但是，現(xiàn)有的證據(jù)并沒有為我們揭示出導(dǎo)致性別差異的生物學(xué)機制。在本文章中，作者使用了48個樣本（26 MDD: 13 males, 13 females; 22 controls: 13 males, 9 females）的6個不同腦區(qū)樣本（orbitofrontal cortex [OFC; BA11], dorsolateral PFC [BA8/9; dlPFC], cingulate gyrus 25 [BA25; cg25; vmPFC], anterior insula [aINS], nucleus accumbens [NAc] and ventral subiculum [vSUB]）進行了轉(zhuǎn)錄本測序。在轉(zhuǎn)錄水平作者分別在男、女患者中找到了不同hub基因以及顯著差異的生物學(xué)致病通路；該結(jié)果分別在抑郁小鼠模型（20 Stress; 20 UnStress）的兩個腦區(qū)（PFC; NAc）的測序結(jié)果中得到驗證；最終，在動物抑郁模型實驗中證實了之前生物信息學(xué)所發(fā)現(xiàn)的結(jié)果。

簡單介紹：

論文題目：Sex-specific tranional signatures in human depression

發(fā)表雜志：Nature Medicine

發(fā)表年份：2017年8月

影響因子：29.886

發(fā)表單位：Fishberg Department of Neuroscience and Friedman Brain Institute

1.不同腦區(qū)的差異基因分析

Case/Control樣本中進行差異分析（limma package）。為了證明結(jié)果的可靠性，作者使用兩個新的獨立樣本利用

NanoString數(shù)字式單分子基因表達譜分析系統(tǒng)對測序結(jié)果進行了驗證，在一個20個基因的子集中，男性患者結(jié)果基因表達的一致性達到80%（males MDD = 15; CTRL = 17），女性達到100%（females MDD = 6; CTRL = 12）。這個技術(shù)驗證證明了轉(zhuǎn)錄本測序的準(zhǔn)確性，也就證明了作者所發(fā)現(xiàn)的男女患者轉(zhuǎn)錄本的差異是準(zhǔn)確的。

overlap的差異基因僅僅占到了5--10%。作者用GEO公共數(shù)據(jù)庫的芯片數(shù)據(jù)進行驗證（GSE53987），得到了相似的分析結(jié)果。綜上所述，MDD患者在不同性別中致病機理可能存在了較大的差異。

2.MDD相關(guān)的通路分析、基因共表達分析富集等

為了更好的解釋發(fā)現(xiàn)的結(jié)果，作者首先進行了通路分析，結(jié)果顯示，盡管有少量的和MDD相關(guān)的通路是男女患者共有的，但是，大部分通路存是性別差異。

之后，作者對差異基因做了共表達分析（co-expression），利用共表達分析得到的結(jié)果進行module differential connectivity（MDC）分析。如上圖所示，盡管男性患者和女性患者的顯著差異基因的同源性在功能和基因關(guān)系有較高的保守性（FET corrected P < 0.05; fold enrichment > 15），但是只有很少的一部分module的基因存在著保守型聯(lián)系（conserved connectivity）。這個分析結(jié)果也被module preservation analysis（MPA）的結(jié)果重復(fù)。MPA結(jié)果表明31%的男性MDD患者中的共表達module和26%的女性MDD患者中的共表達module可以在對方性別中檢測到。

隨后，作者對共表達module進行了細(xì)胞特異性分析，結(jié)果不僅表明男性和女性MDD患者不同的患病機制，并且，可能是有不同的特異性細(xì)胞所導(dǎo)致的結(jié)果。比如，男性患者的module富集在不同類型的細(xì)胞中，而女性患者則主要富集在神經(jīng)元細(xì)胞。

3.Hub基因的鑒定

此處，作者將之前得到的差異基因在不同的module進行富集分析，在男性中找到了77顯著的module，最顯著的module和transmission of nerve impulse、organic acid metabolism、nerve ensheathment和regulation of catecholamine metabolism相關(guān)聯(lián)；女性則有107個，最顯著的module和nerve ensheathment、mitogen-activated protein kinase (MAPK) activity、inflammatory response and synaptic transmission相關(guān)聯(lián)。

作者分別從男性（Peru module）和女性（Gray26 module）MDD中挑選出最為顯著的module進行hub基因的定位。值得注意的是，這兩個module都在同性別的不同腦區(qū)都是顯著的。

4.轉(zhuǎn)錄本分析結(jié)果在抑郁小鼠模型中的驗證

首先，作者在抑郁小鼠模型中重復(fù)了上述分析過程，小鼠的兩個不同腦區(qū)（vmPFC; NAc）的測序結(jié)果也顯示出了極大的性別差異性。在母性小鼠中的vmPFC，顯著下調(diào)的基因主要富集在星形膠質(zhì)細(xì)胞和神經(jīng)元細(xì)胞中；在公性小鼠中，顯著下調(diào)的基因主要富集在了vmPFC和NAc區(qū)的星形膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞以及內(nèi)皮細(xì)胞中。這個結(jié)果和之前MDD患者的結(jié)果又較高的一致性。

男性患者和抑郁模型的公鼠的差異基因進行比較，在vmPFC腦區(qū)中，有62 相同的上調(diào)差異基因（FC: 1.2; corrected P = 0.32）和 90個相同的下調(diào)差異基因（FC: 1.1; corrected P = 0.58）；在NAc區(qū)中，相同的上調(diào)差異基因是109個（FC: 3.1; corrected P = 9.29×10?26）以及44個相同的下調(diào)差異基因（FC: 3.7; corrected P = 1.49×10?14）。

相同的處理環(huán)境，但是不同性別之間的基因表達只有25%左右的overlap，該結(jié)果表明不同性別可能存在著不同的生物學(xué)機制應(yīng)對壓力和抑郁。

5.分子生物學(xué)實驗驗證

之前分析發(fā)現(xiàn)的男性MDD患者中最顯著的Peru module，hub基因是EMX1，女性中是Gray26 module，hub基因是DUSP6。DUSP6基因可以通過抑制ERK通路從而調(diào)節(jié)腦區(qū)相關(guān)的功能。EMX1則編碼一種轉(zhuǎn)錄因子，對神經(jīng)元細(xì)胞的生成有重要的作用。在抑郁實驗前，分別將母鼠、公鼠進行不同處理。母鼠的vmPFC中進行RNA干擾抑制Dusp6基因的表達；公鼠中則將emx1基因過表達。如上圖c所示，在新環(huán)境進食抑制實驗中，Dusp6基因抑制的母鼠有更顯著的進食趨勢；減少了對蔗糖的喜愛（圖e）；但是有趣的是，對于公鼠來說，Dusp6基因抑制并沒有影響它們的生理習(xí)性（圖d, f）。對于過表達emx1基因的小鼠，則是公鼠行為受到影響，而母鼠沒有變化。

實驗到了這里，已經(jīng)很充分的表明MDD的hub基因的確存在著性別的差異，可能男女MDD患者存在不同的患病機制。

6.Dusp6基因的分子機制的探索

由于之前有報道證實Dusp6基因通過為ERK1/2去磷酸化從而產(chǎn)生生物學(xué)效果。在抑郁母小鼠的vmPFC測序結(jié)果中，Dusp6基因顯著下調(diào)，pERK顯著上升（公鼠中未發(fā)現(xiàn)）。人類樣本中也有相同的結(jié)果。組織免疫化學(xué)的結(jié)果再次驗證了上述結(jié)果。

之后作者還證實了Dusp6基因的低表達對興奮性突觸傳遞的影響等，由于隔行如隔山，小編就不獻丑了。大家感興趣可以自己閱讀以下。

7.總結(jié)

MDD的性別異質(zhì)性一直是困擾廣大科研工作者和臨床醫(yī)生的一大問題。這篇文章借助大量的轉(zhuǎn)錄組學(xué)數(shù)據(jù)進行生物信息學(xué)分析，并結(jié)合動物學(xué)實驗驗證，為我們找到了核心基因以及不同性別的MDD致病通路，為精準(zhǔn)診斷、治療提供了理論基礎(chǔ)。另外，小編也從中學(xué)到了很多分析的方法和思路，希望能夠為大家?guī)韼椭?/p>

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