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雜志上發表文章揭示了氯胺酮代謝產物(2S,6S)-HNK發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BALB/c小鼠的抑郁行為（改善社交障礙的作用可持續4周，改善快感缺失可持續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持續抗抑郁作用

為檢測大腦不同腦區對(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內側前額葉皮層、伏隔核、中央杏仁核(CeA)等腦區， (2S,6S)-HNK激活、但(2R,6R)-HNK不激活的腦區終紋床核、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。

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也能發揮抗抑郁作用，但這種作用在3天后消失，是非持續性的、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持續抗抑郁作用

3、(2S,6S)-HNK持續抗抑郁作用的分子機制

研究人員通過單細胞測序發現慢性應激可引起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的抑郁樣行為。特異性敲低aPVT區域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持續抗抑郁作用。

圖3：(2S,6S)-HNK發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腦區興奮性神經元，通過EZH2增加Gnb3基因的H3K27me3水平抑制其表達，發揮持續抗抑郁作用。

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