浅析氯胺酮代谢产物非NMDAR抑制依赖的抗抑郁作用
重度抑郁症影响了世界16%的人群，会引起严重的健康与社会经济后果。目前的治疗药物存在起效时间长、作用时间短等不足。目前已知非竞争性的谷氨酸能NMDAR (N-甲基-D-天冬氨酸受体)拮抗剂(R,S)-氯胺酮在低于麻醉剂量单次给药时会发挥快速、强大、持续的抗抑郁作用。但同时也存在易被滥用、低剂量会出现分离效应等不足。马里兰大学医学院Todd D. Gould团队发表研究论文，就氯胺酮代谢产物的抗抑郁效应及可能的微观机制进行了探索，为快速抗抑郁药的研发提供理论支持。
1、氯胺酮对NMDAR的抑制作用
通过强迫游泳（forced-swim test，FST）对氯胺酮和三环抗抑郁药地昔帕明给药后1h及24h的抗抑郁样作用进行评价，结果显示氯胺酮可在两个时段均可降低强迫游泳悬浮不动时间，而地昔帕明仅在1h后出现指标降低。目前对氯胺酮发挥抗抑郁效应机制的认识主要是其活性代谢产物N -去甲基化代谢物(R,S)- nor氯胺酮抑制NMDAR。通过FST对(S)- 氯胺酮和(R)-氯胺酮对映体在强迫游泳实验、新奇抑制摄食实验、习得性无助实验对其进行评价，结果与S-氯胺酮效果更好的假说预测一致。与氯胺酮相反，NMDAR拮抗剂MK-801，虽然可以绑定到与氯胺酮相同的受体部位，但不能在24h后的FST中发挥抗抑郁效应。
这些发现表明了氯胺酮抗抑郁反应一种可能的非NMDAR抑制依赖机制。
Fig1 NMDAR的抑制作用不足以体现氯胺酮的抗抑郁作用
2、氯胺酮代谢物的抗抑郁作用
氯胺酮在体内可产生一系列代谢物， (2S,6S;2R,6R)-HNK是氯胺酮干预后，小鼠血清、脑区及人类血清中最主要的HNK代谢物。同时我们发现在雌性小鼠FST中观察到氯胺酮的抗抑郁作用更强。通过测量氯胺酮在小鼠大脑中的水平及其代谢物探查性别依赖性可能的药代动力学机制。结果显示雌鼠大脑中（2S,6S;2R,6R）- HNK大约是雄鼠的3倍。通过C6位置氘化氯胺酮的方法改变其相对代谢率进行验证。结果显示，6,6-二氘氯胺酮阻碍了其向(2S,6S;2R,6R)-HNK的代谢，而没有改变大脑中的氯胺酮水平。与氯胺酮不同，给药24小时后，在FST或习得性无助测试中，6,6-二二碘氯胺酮并没有诱发抗抑郁作用，这表明(2S,6S;2R,6R)-HNK在持续抗抑郁作用中发挥了作用。为了确定(2S,6S)-HNK或(2R,6R)-HNK是否独立于氯胺酮给药发挥抗抑郁作用，比较了它们在24h 后FST和习得性无助测试中的行为效应，我们注意到(2S,6S)-HNK在高剂量时也会发挥抗抑郁作用，与氯胺酮类似，单次(2R,6R)-HNK给药在FST中诱导持续抗抑郁作用，持续至少3天。
Fig2 氯胺酮到(2R,6R)-HNK的代谢是发挥抗抑郁作用的必要和充分条件
3、(2R,6R)-HNK对谷氨酸受体的影响
氯胺酮发挥作用的假说主要是通过抑制中间神经元的NMDAR，对下一级的谷氨酸能神经元发挥去抑制作用，增加谷氨酸突触传递。体外实验表明，(2R,6R)-HNK不会取代[3H]MK-801与NMDAR的结合，也不会抑制辐射层神经元的NMDAR，而是会引起AMPAR介导的兴奋性突触后电位的增加。为了检测(2R,6R)-HNK抗焦虑作用在多大程度上依赖于AMPAR激活，在使用 (2R,6R)-HNK前给予NBQX（AMPAR拮抗剂）干预，在1h与24h后进行强迫游泳评价显示。结果表明的抗抑郁作用需要AMPAR的快速激活。
通过定量脑电图(qEEG)测量γ波段功率评估氯胺酮活化的通路，结果显示(2R,6R)-HNK增加了γ功率。而提前给予NBQX（AMPAR激动剂）会抑制γ功率的增加。
Fig3 (2R,6R)-HNK在急性抗抑郁作用中对NMDA和AMPA谷氨酸受体的作用
针对雷帕霉素靶蛋白、真核细胞翻译延长因子、脑源性神经营养因子与氯胺酮的关系，我们研究了(2R,6R)- HNK是否会影响三种因素的水平，结果发现氯胺酮导致海马eEF2磷酸化降低，(2R,6R)- HNK给药后再次发生，这可能是HNK持续抗抑郁作用的部分原因。
AMPAR的可塑性改变被认为是氯胺酮长期抗抑郁作用的基础，虽然氯胺酮和(2R,6R)- HNK治疗1h后都没有改变海马突触神经体中AMPAR亚单位GluA1和GluA2的水平，但它们在治疗24 h后都增加了小鼠海马中GluA1和GluA2的水平，在24小时FST前30分钟给药NBQX阻止了氯胺酮和(2R,6R)-HNK的抗抑郁作用，这些发现表明AMPAR介导的突触增强维持是(2R,6R)-HNK持续抗抑郁作用的基础。
Fig4 (2R,6R)-HNK在持续抗抑郁治疗中对AMPAR的作用
4、 (2R,6R)-HNK不会出现氯胺酮相关的副作用
氯胺酮有滥用的可能，还有感觉分离的特性和其他副作用，这限制了它在治疗抑郁症方面的广泛应用。我们比较了不同剂量的(2R,6R)-HNK以及氯胺酮与(2R,6R)-HNK对小鼠运动能力及滥用/成瘾倾向的影响。总的来说，与氯胺酮相比，(2R,6R)-HNK给药显示了无毒的副作用。
Fig5 (2R,6R)-HNK不会产生氯胺酮的副作用
Todd D. Gould课题组的数据为解释氯胺酮独特的抗抑郁作用提供了新证据，并揭示了NMDAR抑制的独立机制。这些发现表明，产生一种独特的氯胺酮代谢物是产生氯胺酮抗抑郁作用的必要和充分条件。概括来说，Todd D. Gould课题组的数据表明(2R,6R)-HNK诱导谷氨酸能信号的急性增加，随后是涉及突触AMPARs上调的长期适应，这可以通过海马突触中GluA1和GluA2的增加得到证明。这些发现对下一代快速抗抑郁药的开发具有参考价值。
原文链接：
http://www.nature.com/nature/journal/v533/n7604/full/nature17998.html
（山东中医药大学中医药与脑科学研究创新团队 刘坤 供稿）