低劑量用于麻醉的藥物氯氨酮具有快速抗抑郁作用，主流觀點認為它通過拮抗非競爭性和亞型非選擇性活動依賴性N-甲基-D天冬氨酸（ NMDA ）受體發(fā)揮作用。氯胺酮在大腦中具有多種代謝產物，其中(2R,6R)-羥基去甲氯胺酮（HNK）和(2S,6S)-HNK是最主要的代謝物。(2R,6R)-HNK可促進AMPA受體活性，并直接與酪氨酸激酶受體TrkB結合，但(2S,6S)-HNK幾乎沒有上述作用。

2024年2月京都大學Shusaku Uchida團隊在Neuron雜志上發(fā)表文章揭示了氯胺酮代謝產物(2S,6S)-HNK發(fā)揮長效抗抑郁作用的分子和細胞機制。

1、(2S,6S)-HNK具有更強效抗抑郁作用

連續(xù)接受5天的懸尾實驗后C57小鼠腹腔單次注射20mg/kg (2S,6S)-HNK可顯著降低不動時間，并可持續(xù)3天，但注射(2R,6R)-HNK并不影響不動時間。(2S,6S)-HNK和(2R,6R)-HNK均能顯著改善慢性社交挫敗應激誘發(fā)的社交障礙和快感缺失等抑郁行為。(2S,6S)-HNK可顯著、長期改善慢性應激引起B(yǎng)ALB/c小鼠的抑郁行為（改善社交障礙的作用可持續(xù)4周，改善快感缺失可持續(xù)2周），但(2R,6R)-HNK的抗抑郁作用并不表現出類似的強效抗抑郁作用。

圖1：(2S,6S)-HNK具有更強效抗抑郁作用

2、aPVT興奮性神經元活性維持(2S,6S)-HNK持續(xù)抗抑郁作用

為檢測大腦不同腦區(qū)對(2S,6S)-HNK和(2R,6R)-HNK響應的差異，通過c-Fos免疫熒光實驗將激活的神經元分為三類；兩種代謝均激活的腦區(qū)內側前額葉皮層、伏隔核、中央杏仁核(CeA)等腦區(qū)， (2S,6S)-HNK激活、但(2R,6R)-HNK不激活的腦區(qū)終紋床核、腹側海馬CA3、丘腦室旁核的前部（aPVT）；(2R,6R)-HNK激活、但(2S,6S)-HNK不激活的腦區(qū)前扣帶皮層、壓后扣帶皮層、背側海馬CA1、外側韁核、基底外側杏仁核(BLA)等腦區(qū)。

慢性應激可引起aPVT和丘腦室旁核的后部（pPVT）神經元活性降低，(2S,6S)-HNK僅能增加aPVT神經元活性，不影響pPVT神經元活性，(2R,6R)-HNK并不能激活aPVT神經元活性。進一步的免疫熒光實驗發(fā)現(2S,6S)-HNK激活aPVT神經元主要是興奮性神經元。特異性誘導aPVT興奮性神經元凋亡后(2S,6S)-HNK也能發(fā)揮抗抑郁作用，但這種作用在3天后消失，是非持續(xù)性的、短期的。

化學遺傳學慢性激活aPVT興奮性神經元在1天、3天、7天后均能降低接受5天懸尾實驗應激小鼠的不動時間，但在急性1小時并不發(fā)揮上述作用。接受(2S,6S)-HNK注射后可在1小時、1天、3天、7天后均能發(fā)揮抗抑郁作用，在慢性抑制aPVT興奮性神經元可阻斷(2S,6S)-HNK持續(xù)抗抑郁作用，但不影響其急性抗抑郁作用。

圖2、 aPVT興奮性神經元活性維持(2S,6S)-HNK持續(xù)抗抑郁作用

3、(2S,6S)-HNK持續(xù)抗抑郁作用的分子機制

研究人員通過單細胞測序發(fā)現慢性應激可引起aPVT神經元506個差異性表達基因的變化，其中(2S,6S)-HNK可影響其中385個基因的表達。數據分析發(fā)現SUZ12和EZH2可能是這些基因表達的上游轉錄調控因子。SUZ12和EZH2作為多梳抑制復合體2(PRC2)的核心亞基,可催化組蛋白H3賴氨酸27（H3K27me3）的三甲基化,沉默靶基因，而組蛋白去甲基化酶KDM6作為H3K27me3組蛋白去甲基化酶，可促進靶基因的激活。

慢性應激可降低aPVT神經元H3K27me3的表達，2S,6S)-HNK注射可增加其在神經元上的表達。病毒工具特異性敲低aPVT腦區(qū)的EZH2后H3K27me3表達也降低，同時減弱社交行為、降低糖水消耗，過表達EZH2可逆轉慢性應激誘發(fā)的抑郁樣行為。特異性敲低aPVT區(qū)域KDM6蛋白水平后可阻斷慢性應激介導的H3K27me3去甲基化作用，改善抑郁樣行為。過表達aPVT區(qū)域KDM6蛋白水平后可減弱社交行為，降低糖水偏好消耗。

在慢性應激和(2S,6S)-HNK治療影響aPVT神經元顯著表達的基因中，編碼G蛋白b3基因Gnb3與抑郁癥密切相關。過表達aPVT區(qū)域Gnb3蛋白水平后可減弱社交行為，降低糖水偏好消耗，沉默該蛋白表達可緩解慢性應激誘發(fā)的抑郁樣行為。慢性應激可顯著降低Gnb3基因的H3K27me3水平，(2S,6S)-HNK 治療可阻斷這個過程。此外，過表達KDM6蛋白可促進Gnb3 mRNA水平的升高，EZH2 激活后可降低Gnb3 mRNA水平，表明EZH2和KDM6通過調控Gnb3基因表達參與(2S,6S)-HNK持續(xù)抗抑郁作用。

圖3：(2S,6S)-HNK發(fā)揮抗抑郁作用的機制圖

總結：本文揭示了氯胺酮代謝產物(2S,6S)-HNK通過激活aPVT腦區(qū)興奮性神經元，通過EZH2增加Gnb3基因的H3K27me3水平抑制其表達，發(fā)揮持續(xù)抗抑郁作用。

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