查看原文
其他

氯胺酮-抑郁症患者的福音

脑人言 脑人言 2022-06-09


本文是“脑人言”举办的“抑郁症征文大赛”的第五篇入围作品。关注抑郁症,远离脑中的“黑狗”。


作者丨温歌华(中国医科大学)

排版丨光影如墨



抑郁症是一类患病率高、复发率高、致残率高的疾病[1]。根据世界卫生组织(world health organization,WHO)最新统计,全球约有3.5亿抑郁症患者,同时每年因抑郁症而自杀人数高达100万[2]。国外报道自杀未遂人群精神障碍的患病率为80%-95%[3]。国内自杀人群中具有精神疾病的调查报道为32.5%-63.0%,其中抑郁症患者比例高达50%-70%[4]。抑郁症目前以药物为主要治疗方式,传统的抗抑郁药物因其起效慢、作用时间短且有效率低在临床应用受到限制。

氯胺酮是一种非竞争性N-甲基-D-天门冬氨酸受体拮抗剂,是临床常用的小儿麻醉药物[5]。2000年,Berman 等人发现,在一项随机双盲实验中,给予7名重度抑郁症患者氯胺酮0.5mg/kg静脉输注,抑郁症状得到明显改善,并且可持续约72小时[6]。随后,关于氯胺酮抗抑郁机制的研究引起医学界热潮,在大量动物实验中,也证实了氯胺酮快速、强效、持久的抗抑郁作用,并对其抗抑郁机制进行研究。目前关于氯胺酮抗抑郁机制仍不十分明确,大量实验研究发现,其抗抑郁作用可能与脑源性神经营养因子(brain-derived neurotrophic factor BDNF)、糖原合成酶激酶-3(glycogen synthase kinase-3, GSK-3β)、α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionate, AMPA) 受体等有关。



1.

脑源性神经营养因子

(brain-derived neurotrophic factor BDNF):

BDNF是重要的神经营养因子,与抑郁症发病有密切的关系。在动物实验中,慢性应激导致的动物抑郁行为可以通过调控BDNF水平来改善。海马中BDNF表达水平与抑郁症发病密切相关[7]。在很多抑郁动物模型中,神经元数量的下降伴随着BDNF的表达减少。慢性应激会降低大脑边缘系统中BDNF表达,从而影响情绪,而氯胺酮治疗后能逆转慢性应激的影响,使边缘系统中BDNF表达恢复。BDNF以及其他营养因子水平下降可能导致某些边缘结构萎缩,包括海马、杏仁核、伏隔核等,氯胺酮的神经营养作用可以逆转神经元萎缩和细胞损伤[8]。在尸检中发现,抑郁症患者大脑皮层的BDNF水平显著下降[9],并且患者经过氯胺酮治疗后,海马中的BDNF表达增加[10]。更为重要的是:在海马内注射BDNF可以引起快速的、持久的抗抑郁作用,并且可以持续3-6天[11],并且有研究发现,在海马齿状回的颗粒细胞层和CA3区的锥形细胞层注射BDNF会产生抗抑郁作用,但在CA1区却没有抗抑郁作用,表明BDNF的抗抑郁作用和特定脑区有关[12]。海马中BDNF敲除减弱了实验动物对氯胺酮的行为学应答表现[13]。Anita E等发现,在BDNF敲除的小鼠中,应用氯胺酮没有产生抗抑郁作用,表明氯胺酮的抗抑郁作用需要BDNF的参与[14]。


2.

糖原合成酶激酶-3

(glycogen synthase kinase-3, GSK-3β):

有学者发现,锂作为一种GSK-3β阻断剂,对多种精神类疾病有治疗作用[15]。氯胺酮,在小鼠抑郁模型中,可以起到类似锂的抗抑郁作用[16],在合并应用锂和氯胺酮时,锂能增强氯胺酮的抗抑郁作用。Beurel研究发现,氯胺酮的抗抑郁作用和阻断GSK-3β有关[17]。异常激活的GSK-3β增加了抑郁症的易感性。经典的抗抑郁药如单胺类再摄取抑制剂同样对GSK-3β有阻断作用[18]。Steven等发现,在GSK-3β过表达小鼠中,氯胺酮的抗抑郁作用被抑制[19]。除此之外,氯胺酮诱导的抑制GSK-3β的抗抑郁作用与AMPA受体有关,氯胺酮抑制GSK-3β的活性,增加了AMPA受体的GluA1亚基在突触后膜上的转运,并对其起到一定的稳定作用,增加了突触稳定性[20]。在动物实验诱导LTD中,Tau蛋白磷酸化后,从细胞的轴突游离到树突棘,加强蛋白相互作用激酶C与AMPA受体的GluA2亚基结合,致AMPA受体从突触膜游离,减少其在突触后膜上的分布,致情绪、记忆及学习功能障碍,此过程需磷酸化的Tau蛋白参与。而GSK-3β作为催化Tau蛋白最主要的酶类,在此过程中起到关键作用[21]。PSD95是神经元突触后膜的标志物[22],同时也是突触可塑性的标志物[23]。PSD95作为PSD内最主要的细胞骨架蛋白,在突触结构、功能和维持突触可塑性等方面发挥重要作用[24]。PSD95在突触膜上的聚集对于突触的信息传递是非常重要的。GSK-3β通过PSD95在T19位点磷酸化从而使PSD95在树突棘失去稳定的锚定蛋白作用,使AMPA内化并诱导LTD形成[25]。使用亚麻醉剂量的氯胺酮(10mg/kg,腹腔注射),在啮齿类动物中产生的快速的抗抑郁作用过程中[26],研究人员发现氯胺酮快速降低了GSK-3β的磷酸化水平,提示氯胺酮对GSK-3β有阻断作用[27]。氯胺酮诱导的GSK-3β在丝氨酸位点磷酸化与其抗抑郁效应有关,氯胺酮可以通过抑制GSK-3β的活性发挥其抗抑郁作用。


3.

α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑受体

(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazole-propionic AMPA receptor ):

AMPA 受体是一种谷氨酸能离子通道受体,参与快速兴奋性突触传递,还调节神经递质的释放。诱导LTP和LTD,参与学习、记忆、认知功能及情绪的调节。AMPA 受体由4种亚基(GluR1、GluR2、GluR3、GluR4)组成[28]。成熟大鼠的海马锥形细胞神经元主要表达GluR1,GluR2,GluR3,这3种亚基两两组合形成四聚体,组成离子通道。(GluR1/2和GluR2/3)[29]。在一些情况下,诱导LTP是需要外源性的AMPA受体游离并且嵌入突触后膜来发挥作用[30]。AMPA受体亚基的稳定性和功能性取决于其亚基的磷酸化状态[31],并且LTP和LTD的产生与AMPA受体的磷酸化状态密切相关[32]。当GluR1在S845和S831位点去磷酸化时,GluR1受体在从突触膜上去除,这个过程对LTD至关重要[33]。AMPA 受体在突触膜上过量表达可以增加突触发生,增强突触可塑性。兴奋性突触传递中的LTP与学习记忆及情绪有关[34]。LTP早期(1小时之内)可能是突触前膜谷氨酸释放增多或者突触后膜AMPA受体直接修饰发挥作用。氯胺酮虽然是NMDA受体阻断剂,但是它的抗抑郁作用可能与AMPA受体有关。传统的慢性抗抑郁药物的作用和AMPA受体也具有相关性,能增加其在突触膜上的表达[35]。Sungho Maeng等在动物实验中发现:在腹腔注射氯胺酮30分钟前应用AMPA受体阻断剂喹喔啉,减弱了氯胺酮的抗抑郁作用,同样的,这种作用也体现在其他的NMDA受体阻断剂上(如MK-801和Ro256981)[36]。GluA2是AMPA受体的一个重要亚基,氯胺酮在GluA2敲除的抑郁模型动物中的突触增强和抗抑郁作用消失,更为重要的是:在动物实验中,经过氯胺酮处理后,AMPA受体的表达水平增加[37]。这些结果提示氯胺酮的抗抑郁作用与AMPA受体有关。



参考文献

[1]王艾红,谢莹莹,尹安春, 等. 抑郁症共病患者干预策略研究进展[J]. 护理学报, 2019,26(2):34-38.

[2]郭家梅,曾可斌.中国人群抑郁症自杀危险因素的Meta分析[J].重庆医科大学学报,2013,(12):1495-1499.

[3]王东波,赖根祥,夏朝云.抑郁症自杀行为的相关危险因素研究[J].中国神经精神疾病杂志,2002,(2):88-89.

[4]费立鹏.中国的自杀现状及未来的工作方向[J].中华流行病学杂志,2004,(4):8-10.

[5] Bergman S A. Ketamine: review of its pharmacology and its use in pediatric anesthesia[J]. Anesthesia progress, 1999, 46 (1) :10.

[6] Berman R M, Cappiello A, Anand A, et al.Antidepressant effects of ketamine in depressed patients[J].Biological psychiatry, 2000, 47 (4) :351-354.

[7] Duman R S. Depression: a case of neuronal life and death?[J]. Biol Psychiatry. 2004, 56(3): 140-145.

[8] Duman R S, Monteggia L M. A neurotrophic model for stress-related mood disorders[J]. Biol Psychiatry. 2006, 59(12): 1116-1127.

[9] Pandey G N, Ren X, Rizavi H S, et al. Brain-derived neurotrophic factor and tyrosine kinase B receptor signalling in post-mortem brain of teenage suicide victims[J]. Int J Neuropsychopharmacol. 2008, 11(8): 1047-1061.

[10] Chen B, Dowlatshahi D, Macqueen G M, et al. Increased hippocampal BDNF immunoreactivity in subjects treated with antidepressant medication[J]. Biol Psychiatry. 2001, 50(4): 260-265.

[11] Shirayama Y, Chen A C, Nakagawa S, et al. Brain-derived neurotrophic factor produces antidepressant effects in behavioral models of depression[J]. J Neurosci. 2002, 22(8): 3251-3261.

[12] Shirayama Y, Chen A C, Nakagawa S, et al. Brain-derived neurotrophic factor produces antidepressant effects in behavioral models of depression[J]. J Neurosci. 2002, 22(8): 3251-3261.

[13] Adachi M, Barrot M, Autry A E, et al. Selective loss of brain-derived neurotrophic factor in the dentate gyrus attenuates antidepressant efficacy[J]. Biol Psychiatry. 2008, 63(7): 642-649.

[14] Autry A E, Adachi M, Nosyreva E, et al. NMDA receptor blockade at rest triggers rapid behavioural antidepressant responses[J]. Nature. 2011, 475(7354): 91-95.

[15] Machado-Vieira R, Manji H K, Zarate C J. The role of lithium in the treatment of bipolar disorder: convergent evidence for neurotrophic effects as a unifying hypothesis[J]. Bipolar Disord. 2009, 11 Suppl 2: 92-109.

[16] Liu R J, Fuchikami M, Dwyer J M, et al. GSK-3 inhibition potentiates the synaptogenic and antidepressant-like effects of  subthreshold doses of ketamine[J]. Neuropsychopharmacology. 2013, 38(11): 2268-2277.

[17] Beurel E, Song L, Jope R S. Inhibition of glycogen synthase kinase-3 is necessary for the rapid antidepressant effect of ketamine in mice[J]. Mol Psychiatry. 2011, 16(11): 1068-1070.

[18] Li X, Zhu W, Roh M S, et al. In vivo regulation of glycogen synthase kinase-3beta (GSK3beta) by serotonergic activity in mouse brain[J]. Neuropsychopharmacology. 2004, 29(8): 1426-1431.

[19] Beurel E, Grieco S F, Amadei C, et al. Ketamine-induced inhibition of glycogen synthase kinase-3 contributes to the augmentation of alpha-amino-3-hydroxy-5-methylisoxazole-4-propionic acid (AMPA) receptor signaling[J]. Bipolar Disord. 2016, 18(6): 473-480.

[20] El-Husseini A, Schnell E, Dakoji S, et al. Synaptic strength regulated by palmitate cycling on PSD-95[J]. Cell. 2002, 108(6): 849-863.

[21] Regan P, Piers T, Yi J H, et al. Tau phosphorylation at serine 396 residue is required for hippocampal LTD[J]. J Neurosci. 2015, 35(12): 4804-4812.

[22] Zhang Q, Yu Y, Huang X F. Olanzapine Prevents the PCP-induced Reduction in the Neurite Outgrowth of Prefrontal Cortical Neurons via NRG1[J]. Sci Rep. 2016, 6: 19581.

[23] Pan W, Han S, Kang L, et al. Effects of dihydrotestosterone on synaptic plasticity of the hippocampus in mild  cognitive impairment male SAMP8 mice[J]. Exp Ther Med. 2016, 12(3): 1455-1463.

[24] Wang J, Yuan J, Pang J, et al. Effects of Chronic Stress on Cognition in Male SAMP8 Mice[J]. Cell Physiol Biochem. 2016, 39(3): 1078-1086.

[25] Nelson C D, Kim M J, Hsin H, et al. Phosphorylation of Threonine-19 of PSD-95 by GSK-3  is Required for PSD-95 Mobilization and Long-Term Depression[J]. Journal of Neuroscience. 2013, 33(29): 12122-12135.

[26] Maeng S, Zarate C A, Du J, et al. Cellular Mechanisms Underlying the Antidepressant Effects of Ketamine: Role of α-Amino-3-Hydroxy-5-Methylisoxazole-4-Propionic Acid Receptors[J]. Biological Psychiatry. 2008, 63(4): 349-352.

[27] Beurel E, Song L, Jope R S. Inhibition of glycogen synthase kinase-3 is necessary for the rapid antidepressant effect of ketamine in mice[J]. Mol Psychiatry. 2011, 16(11): 1068-1070.

[28] Wisden W, Seeburg P H. Mammalian ionotropic glutamate receptors[J]. Curr Opin Neurobiol. 1993, 3(3): 291-298.

[29] Wenthold R J, Petralia R S, Blahos J I, et al. Evidence for multiple AMPA receptor complexes in hippocampal CA1/CA2 neurons[J]. J Neurosci. 1996, 16(6): 1982-1989.

[30] Plant K, Pelkey K A, Bortolotto Z A, et al. Transient incorporation of native GluR2-lacking AMPA receptors during hippocampal long-term potentiation[J]. Nat Neurosci. 2006, 9(5): 602-604.

[31] Roche K W, O'Brien R J, Mammen A L, et al. Characterization of multiple phosphorylation sites on the AMPA receptor GluR1 subunit[J]. Neuron. 1996, 16(6): 1179-1188.

[32] Sheng M, Hyoung L S. AMPA receptor trafficking and synaptic plasticity: major unanswered questions[J]. Neurosci Res. 2003, 46(2): 127-134.

[33] Lee H K, Barbarosie M, Kameyama K, et al. Regulation of distinct AMPA receptor phosphorylation sites during bidirectional synaptic plasticity[J]. Nature. 2000, 405(6789): 955-959.

[34] Takeuchi T, Duszkiewicz A J, Morris R G. The synaptic plasticity and memory hypothesis: encoding, storage and persistence[J]. Philos Trans R Soc Lond B Biol Sci. 2014, 369(1633): 20130288.

[35] Du J, Machado-Vieira R, Maeng S, et al. Enhancing AMPA to NMDA throughput as a convergent mechanism for antidepressant action[J]. Drug Discov Today Ther Strateg. 2006, 3(4): 519-526.

[36] Maeng S, Zarate C A, Du J, et al. Cellular Mechanisms Underlying the Antidepressant Effects of Ketamine: Role of α-Amino-3-Hydroxy-5-Methylisoxazole-4-Propionic Acid Receptors[J]. Biological Psychiatry. 2008, 63(4): 349-352.

[37] Aleksandrova L R, Phillips A G, Wang Y T. Antidepressant effects of ketamine and the roles of AMPA glutamate receptors and other mechanisms beyond NMDA receptor antagonism[J]. Journal of Psychiatry and Neuroscience. 2017, 42(4): 222-229.




专家评语


王丽平(北京大学第三医院 副主任医师):7.5分


氯胺酮作为一类经典的静脉麻醉剂,以起效快、相对安全而被广泛应用。近年来,部分临床试验结果证实,氯胺酮可以用于治疗抑郁症,不同于常规的选择性 5- 羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs),其作用效果迅速,对预防自杀行为有极佳的干预效果。氯胺酮的给药方式多种多样,但目前,多采用静脉注射的方式,成本高、不方便,影响临床的推广和普及。本文的题目是“抑郁症患者的福音”,但是文章的内容主要是探讨了氯胺酮可能的相关机制,对于抑郁症患者及治疗者最为关心的使用方法,疗效,疗程等没有涉及 ,而且对于可能的不良反应没有客观的分析。作为科普文章,如果可以尽量以简单易懂的语言分析氯胺酮的可用性会更好。


评委2:7分


选题非常好,但语言偏专业,普通大众可能难以接受,内容不全面。


陈凌(同济大学 讲师):7.5分


完全是学术文章,作为科普文章来讲,过于专业,很难引起读者的兴趣。正如王老师指出的,如果能更多地着墨于氯胺酮目前的临床适应症,使用方法,可能副作用等等。同时也可以比较传统抗抑郁药SSRI,SBRI等和氯胺酮的适应症状,起效快慢,用药途径,副作用等等各方面的差别,这些可能更能引起读者兴趣一些。


杨策策(惠州市第二人民医院 主治医师):5.9分


本文是关于氯胺酮可能抗抑郁作用机制研究的综述,专业性强,但不具有科普性。



优秀读者奖

欢迎大家对该文章进行评论,或者分享自己对抑郁症的看法、体会。文章发布3天后,评论区中获得点赞数最多的读者将会收到由“脑人言”赠送的该精美图书一本。





关于我们

脑人言”是公益的脑科学原创科普团队,由海内外一线科研人员组成,专注于神经科学、认知科学和脑机接口等领域的科学知识和思想的传播。关注请长按上方二维码;转载请联系:trueyLucidity;合作请联系:iam7182;加入作者团队请联系:chinatang2010。 


友情赞助

您可能也对以下帖子感兴趣

文章有问题?点此查看未经处理的缓存