浓度已下降,氯胺酮为何仍能持续起效
小鼠研究发现,氯胺酮可在外侧缰核NMDA受体通道内滞留,使受体抑制持续到一天。神经活动与周围药物浓度共同影响这一过程,把短暂接触与较长行为效应联系起来。
周围的药物已经减少,作用为什么还在?氯胺酮在小鼠体内消除很快,某些抗抑郁样行为效应却能维持一天。2023年10月18日发表于 Nature 的研究追踪外侧缰核(LHb),发现答案可能藏在受体通道内部:药物进入后,通道关闭可以把它暂时困住。血液或脑组织中的平均浓度,并不能完整描述这一局部过程。
在慢性应激雄鼠中,氯胺酮对LHb的NMDA受体和簇状放电的抑制持续至24小时。受体通道的滞留机制,以及不同药物浓度下神经活动产生的相反影响,为这种持续作用提供了因果线索。
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药物浓度和行为,走着不同的时钟
研究先比较两条时间曲线。在经历慢性束缚应激的雄鼠中,氯胺酮处理后,强迫游泳不动时间减少,蔗糖偏好提高;这些变化在1小时和24小时仍显著。到第3天,游泳指标只剩未达显著的趋势,蔗糖偏好未显著改善,第7天的行为差异也不再显著。
与此同时,脑内药物浓度早已迅速下降。LHb的活动却跟随较慢的那条曲线:脑片和自由活动小鼠的记录都显示,簇状放电在24小时仍受抑制,到第3天则未再见显著抑制。原本簇状放电较强的细胞,更容易受到影响。
来源:Ma S et al. · Nature · CC BY
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周围药物减少,NMDA电流仍偏低
LHb的簇状放电依赖NMDA受体(NMDAR)参与。研究者发现,处理24小时后,LHb细胞的NMDAR电流仍明显减小;另一类谷氨酸受体AMPA所介导的电流幅度没有显著变化。因此,持续作用具有受体成分上的选择性,并非所有兴奋性传递都一起停止。
更有意思的是,这些脑片在记录前已经离开动物,并在不含氯胺酮的液体中经历长时间处理,受体抑制却仍保留。这个现象把注意力从脑内总药量,转向药物与受体相遇之后发生的事。
来源:Ma S et al. · Nature · CC BY
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门关上以后,分子暂时留在里面
氯胺酮是一类开放通道阻断剂:通道开放时它能够进入孔道,通道随后关闭,便可能把它留在内部。这像一扇短暂打开又合上的门,门外的分子已经散去,门内却仍有一部分没有离开。再次开放,才提供了释放的机会。
脑片中的比较支持这一解释。氯胺酮与另一种通道阻断剂美金刚都能压低NMDAR电流,但去除周围药物后,美金刚组较快恢复,氯胺酮组仍维持明显抑制。阻止受体内吞也没有使这种持续抑制消失,提示关键不只是受体被移入细胞。
局部LHb处理也呈现不同的持续性:氯胺酮组在一天和一周后仍有行为改善,美金刚组的一天后效应则不显著。局部氯胺酮处理两周后的游泳指标同样未见显著改善,持续作用仍有时间范围。
来源:Ma S et al. · Nature · CC BY
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重新开放通道,电流能够恢复
如果分子困在通道里,神经活动是否能改变它的去留?研究者让突触输入与细胞去极化共同发生,为NMDAR重新开放创造条件。在氯胺酮已经从周围液体去除后,这种联合活动使原本持续偏低的受体电流明显恢复。
只有突触前刺激时,没有出现同样的恢复;未经历氯胺酮处理的细胞,也没有因联合活动产生持续的电流增强。这些对照使“原有阻断被解除”的解释,比单纯把电流恢复归因于新的突触增强更有说服力。
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同一条输入,持续作用可以向两边变化
在活体中,研究者转向外侧下丘脑至LHb的输入。在周围氯胺酮浓度已较低时激活这条输入,刺激组一天后的NMDAR电流未见显著药物抑制,游泳行为中的持续改善也不再显著;未能被光激活的对照组则仍保留改善。
另一组实验选在药物浓度较高时增强输入。在这一较低给药条件下,对照组原本到一天后已无显著行为改善,而输入激活组仍表现出较低的NMDAR电流和较少的游泳不动。通道开放,既可能让已有分子离开,也可能让周围的分子进入;最终方向取决于当时的环境。
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药物作用时间,也由靶点决定
这项研究把药代动力学之外的一段时间补了出来:药物在血液和组织里逐渐减少,不等于它与所有受体的作用已经结束。受体何时开放、局部细胞如何活动,都可能改变药物在靶点上停留多久,从而影响行为效应的持续性。
这些证据来自成年雄鼠和脑片,揭示的是LHb受体滞留对一天内持续作用的贡献。更长时间的效应仍可能涉及突触可塑性等过程。一次短暂接触如何留下较长影响,由此有了一个可检验的分子解释。