重度抑郁症是最常见的精神障碍疾病之一[1]，其目前的一线治疗药物是以抑制5-羟色胺转运体（SERT，可摄取细胞外5-羟色胺，导致突触间5-羟色胺浓度降低）为靶点的第三代抗抑郁药（氟西汀等），然而SERT抑制剂起效往往需要3-4周，这对于重症抑郁症患者急性发作期的治疗十分不利[2]。
此外，该类抗抑郁药治疗效果还不稳定，并具有潜在的严重副作用（如反向加重抑郁症状导致自杀）。因此，科学家们一直在寻找起效更快、治疗效果更稳定且副作用更小的抗抑郁药。
近日，由南京医科大学周其冈、朱东亚、厉廷有领衔的研究团队在《科学》杂志发表重磅研究，发现了新的快速起效抗抑郁靶点，对新一代抗抑郁药物的开发具有重要意义[3]。
该研究团队发现，大脑中缝背核（DRN）SERT与神经元型一氧化氮合酶（nNOS）解偶联后，可使SERT膜定位增加，使得中缝背核细胞间隙中5-羟色胺浓度降低，减少了中缝背核中5-羟色胺与受体结合导致的负反馈作用，从而增强了中缝背核中5-羟色胺能神经元的活性，释放更多的5-羟色胺，起到抗抑郁作用。
基于此发现，该研究团队合成了SERT-nNOS解偶联药物ZZL-7。动物实验表明，在注射ZZL-7后2小时即可起到抗抑郁效果，且无明显毒副作用，表明针对该靶点的药物具有开发为新一代抗抑郁药的潜力。
据了解，这一研究成果“被认为是‘单胺假说’提出近60年来，经典抗抑郁药氟西汀被发现50年来，抗抑郁药物研究取得的重大理论突破”[4]。
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目前抗抑郁药的作用原理主要基于“单胺假说”研究，即大脑突触间隙5-羟色胺神经递质的减少是导致抑郁症的主要原因，而升高突触间隙5-羟色胺就可起到抗抑郁作用。第一代（单胺氧化酶抑制剂）、第二代（SERT和去甲肾上腺素转运体抑制剂）以及第三代（选择性SERT抑制剂）抗抑郁药作用原理，均为升高突触间隙的5-羟色胺来发挥抗抑郁作用。
但“成也萧何，败也萧何”，这些药物使得全脑5-羟色胺浓度均升高，而在中缝背核（脑部5-羟色胺的主要产生部位[5]）中，升高的5-羟色胺与5-羟色胺能神经元膜上的受体结合产生负反馈作用，降低了中缝背核中5-羟色胺能神经元的活性，削弱了抗抑郁药的作用[6]。
而在使用抗抑郁药几周后，中缝背核中5-羟色胺能神经元膜上的受体脱敏，变得对5-羟色胺不再敏感，负反馈作用减弱，这些抗抑郁药在这时才能真正开始发挥作用[7]。
中缝背核中SERT的细胞表面定位取决于与nNOS的物理相互作用，而SERT的细胞表面定位又直接影响突触间隙5-羟色胺的浓度，从而决定中缝背核中负反馈作用的强弱[8]。
因此，研究人员猜想，打破SERT与nNOS的偶联，即可使细胞膜表面SERT定位增加，减弱中缝背核中5-羟色胺与突触前膜受体结合所导致的负反馈作用，增强5-羟色胺能神经元的活动，快速起到抗抑郁作用，并且不会出现目前所使用的抗抑郁药的缺点。
为了验证这一猜想，研究人员首先利用CRISPR/Cas9技术构建了中缝背核神经元中nNos基因特异性敲除的小鼠。结果显示，在敲除nNos后，中缝背核神经元细胞膜表面的SERT增加，且在小鼠中起到抗抑郁作用。
此外，能够促进SERT与nNos偶联的药物Sakura-6和Sakura-8，则使得中缝背核神经元细胞膜表面的SERT减少，增加小鼠的抑郁表现。
Figure1 SERT与nNOS的偶联可影响SERT在细胞膜的表达，从而调控抑郁行为
紧接着，研究人员探索了在情绪应激下中缝背核神经元中SERT与nNOS的偶联情况。在为期28天的慢性轻度应激刺激后，小鼠中缝背核神经元突触间隙5-羟色胺浓度升高，5-羟色胺能神经元内SERT-nNOS复合体增加，而细胞表面的SERT水平下降。
研究人员还发现，在中缝背核注射Tat-SERT-15C（一种能与SERT竞争性结合nNOS的蛋白）后，可减少慢性轻度应激刺激所导致的SERT-nNOS复合体增加，并逆转抑郁行为，表明SERT-nNOS复合体解偶联确实具有抗抑郁作用。
Figure2 慢性轻度应激刺激导致中缝背核内5-羟色胺能神经元内SERT-nNOS复合体增加
以上实验证实了使SERT-nNOS复合体解偶联可起到抗抑郁作用，那么其是否如猜想的那，是通过减少负反馈作用，激活5-羟色胺能神经元来发挥作用的呢？
为了验证这一点，研究人员首先记录了正常小鼠、抑郁症模式小鼠中缝背核内神经元的活动水平。研究人员发现，在小鼠中缝背核内注射Tat-SERT-15C后，能大大增强小鼠5-羟色胺能神经元的电活动。
而通过光遗传学沉默中缝背核内5-羟色胺能神经元的活动后，Tat-SERT-15C的抗抑郁作用则消失。这表明了SERT-nNOS复合体解偶联，的确是通过激活5-羟色胺能神经元来发挥作用。
Figure3 SERT-nNOS复合体解偶联的确是通过激活5-羟色胺能神经元来发挥作用
同时，SERT-nNOS复合体解偶联在激活中缝背核内5-羟色胺能神经元后，使得前额叶皮质和海马中5-羟色胺增加，且这种作用在Tat-SERT-15C注射2小时后就可观察到。
最后，研究人员还开发了促进SERT-nNOS复合体解偶联的化合物ZZL-7。ZZL-7丙氨酸的乙酰化氨基可与nNOS苯丙氨酸形成氢键，且ZZL-7缬氨酸的羰基可分别与nNOS精氨酸的胍基形成两个氢键。此外，ZZL-7还与nNOS苯丙氨酸的苯环之间存在疏水相互作用，从而破坏SERT与nNOS之间的相互作用。
Figure4 ZZL-7结构及作用机制
在细胞层面，ZZL-7孵育2小时即可显著降低293T细胞内SERT-nNOS复合体水平。在动物实验中，在ZZL-7给药2小时后即可起到显著增加中缝背核内5-羟色胺能神经元活动，并起到抗抑郁作用，并且没有观察到明显的毒副作用。
总的来说，本研究发现了新的快速抗抑郁的作用靶点，在经典“单胺假说”的基础上更进一步，完美避开了传统抗抑郁药的诸多副作用，为研发新一代的抗抑郁药提供了重要参考。
在抑郁症发病率越来越高的今天，开发起效更快、作用更稳定且副作用更小的抗抑郁药具有十分重要的意义，希望该研究成果后续能尽快进行临床试验，造福更多的抑郁症患者。
参考文献：
[1] Herrman H, Patel V, Kieling C, Berk M, Buchweitz C, Cuijpers P, Furukawa TA, Kessler RC, Kohrt BA, Maj M et al: Time for united action on depression: a Lancet-World Psychiatric Association Commission. Lancet 2022, 399(10328):957-1022.
[2] Maany I: Antidepressants and the risk of suicidal behaviors. JAMA 2004, 292(23):2833; author reply 2833.
[3] Sun N, Qin Y-J, Xu C, Xia T, Du Z-W, Zheng L-P, Li A-a, Meng F, Zhang Y, Zhang J et al: Design of fast-onset antidepressant by dissociating SERT from nNOS in the DRN. Science 2022, 378(6618):390-398.
[4] https://www.njmu.edu.cn/2022/1028/c606a227609/page.htm
[5] katy BW, Commons KG, Dymecki SM: Embracing diversity in the 5-HT neuronal system. Nat Rev Neurosci 2019, 20(7):397-424.
[6] Richardson-Jones JW, Craige CP, Guiard BP, Stephen A, Metzger KL, Kung HF, Gardier AM, Dranovsky A, David DJ, Beck SG et al: 5-HT1A autoreceptor levels determine vulnerability to stress and response to antidepressants. Neuron 2010, 65(1):40-52.
[7] Wong ML, Licinio J: From monoamines to genomic targets: a paradigm shift for drug discovery in depression. Nat Rev Drug Discov 2004, 3(2):136-151.
8.Chanrion B, Mannoury la Cour C, Bertaso F, Lerner-Natoli M, Freissmuth M, Millan MJ, Bockaert J, Marin P: Physical interaction between the serotonin transporter and neuronal nitric oxide synthase underlies reciprocal modulation of their activity. Proc Natl Acad Sci U S A 2007, 104(19):8119-8124.
*文章来源：奇点神思（geekheal-neurosci）
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