最近，浙江大學醫(yī)學院李曉明教授團隊在抑郁癥研究方面取得重大突破。當?shù)貢r間1月14日，國際醫(yī)學頂級期刊《自然醫(yī)學》（Nature Medicine,五年平均影響因子33.409）刊發(fā)該團隊最新研究成果“Cannabinoid CB1 receptors in the amygdalar cholecystokinin glutamatergic afferents to nucleus accumbens modulate depressive-like behavior”。該研究發(fā)現(xiàn)了一條參與抑郁癥發(fā)病的新神經(jīng)環(huán)路并揭示了大麻治療抑郁癥的新機制。本課題主要由博士研究生沈晨杰、鄭迪、李可心等在李曉明教授的指導下完成。2014級博士研究生沈晨杰是論文的第一作者，李曉明教授是論文的通訊作者。該研究得到了浙江大學胡海嵐教授、段樹民院士等的大力幫助。

抑郁癥是一種最常見的精神疾病，嚴重困擾患者的生活和工作，給家庭和社會帶來沉重的負擔，目前我們對抑郁癥的病理機制仍然知之甚少。臨床上對于抑郁癥的診斷主要通過患者自述，并且，臨床針對抑郁癥的治療藥物主要是通過提高腦內(nèi)化學遞質(zhì)的水平來達到抗抑郁的效果，起效很慢，而且只在20~30%左右的病人中起效。因此，研究抑郁癥的發(fā)病機制對于其診斷和治療具有重要意義。

首先，他們發(fā)現(xiàn)了參與抑郁癥發(fā)病的一條新的神經(jīng)環(huán)路-杏仁核的膽囊收縮素陽性神經(jīng)元投射到伏隔核的抑制性神經(jīng)元，進一步發(fā)現(xiàn)在社會壓力應激導致的抑郁動物模型中，該環(huán)路的突觸活動顯著增強，利用光遺傳技術抑制這條神經(jīng)環(huán)路的活動可以有效克服抑郁癥狀。其次，他們發(fā)現(xiàn)大麻素受體在這條環(huán)路特異性表達，并且在抑郁動物模型中該環(huán)路上的大麻素受體表達顯著降低。敲降該環(huán)路上的大麻素受體也可以導致環(huán)路突觸活動增強和小鼠易感抑郁的表型。更重要的是，他們發(fā)現(xiàn)外源性地給予人工合成的大麻可以逆轉(zhuǎn)社會壓力導致的抑郁樣行為。這些發(fā)現(xiàn)不僅揭示了大麻抗抑郁的分子和環(huán)路機制，推進了人們關于抑郁癥發(fā)病機理的認識，并為抑郁癥的臨床診斷和治療提供了新的分子靶點。

大腦“恐懼中心”杏仁核存在兩條感知“愉悅”和“厭惡”的神經(jīng)環(huán)路

在長達五年的研究中，浙江大學李曉明教授團隊主要關注一個叫做杏仁核的腦區(qū)。杏仁核位于掌管情緒的邊緣系統(tǒng)中，在大腦深處，因形狀酷似杏仁而得名。杏仁核在下至爬行動物、上至人類的大腦都存在，傳統(tǒng)研究表明，杏仁核主要掌管我們的恐懼記憶。但是近些年來研究認為，杏仁核可能參與情緒的編碼。

他們首先利用原位雜交等技術分析了杏仁核的基因圖譜，意外地發(fā)現(xiàn)一種名為膽囊收縮素的肽類在杏仁核高表達。為了研究這類膽囊收縮素陽性神經(jīng)元在情緒編碼中的作用，他們采用一種名為“實時位置條件偏好”的行為范式，他們將小鼠放入一個可以自由穿梭的兩箱內(nèi)，然后在一側(cè)箱子給予光遺傳刺激（即用光控制神經(jīng)元活動）激活小鼠腦內(nèi)杏仁核的膽囊收縮素肽類神經(jīng)元。課題組在觀察小鼠行為的時候，有趣的事情發(fā)生了。他們發(fā)現(xiàn)，小鼠一旦進入光刺激區(qū)域時，幾秒后，它就會快速逃回另一側(cè)。久而久之，小鼠就不愿到光刺激區(qū)域探索。這就說明，光激活杏仁核的膽囊收縮素神經(jīng)元帶給了小鼠“厭惡”的情緒體驗。相反，課題組發(fā)現(xiàn)，如果利用光遺傳同樣地激活杏仁核不表達膽囊收縮素的神經(jīng)元，小鼠會表現(xiàn)出對光照區(qū)域的“喜愛”，這就說明這些杏仁核膽囊收縮素陽性和陰性神經(jīng)元編碼了“厭惡”和“愉悅”兩種截然相反的情緒體驗。

進一步研究發(fā)現(xiàn)，這兩群杏仁核神經(jīng)元除了基因表達的差異，它們在神經(jīng)環(huán)路投射上也存在很大的區(qū)別。雖然這兩群杏仁核神經(jīng)元都投射到一個叫做伏隔核的下游核團，但是膽囊收縮素陽性神經(jīng)元主要和伏隔核表達多巴胺受體2型的抑制性神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系，相反，膽囊收縮素陰性神經(jīng)元主要和伏隔核表達多巴胺受體1型的抑制性神經(jīng)元形成突觸聯(lián)系?！斑@是首次同時從基因和環(huán)路的水平鑒定了杏仁核表達愉悅和厭惡的候選基因及其相關的神經(jīng)環(huán)路?！崩顣悦鹘淌诮忉尩?。

杏仁核相關的“厭惡”神經(jīng)環(huán)路突觸活動異常介導抑郁癥狀

臨床抑郁癥患者尸體解剖和影像學等證據(jù)都表明“杏仁核”的體積在抑郁癥患者中增大，并且當抑郁癥患者面對負性情緒刺激時，他們的杏仁核也被顯著被激活，這提示杏仁核可能在抑郁癥的發(fā)病過程中扮演著非常重要的作用。

為了證實杏仁核這兩條編碼“愉悅”和“厭惡”神經(jīng)環(huán)路在抑郁癥中的作用，他們用了一種名為“社會應激挫敗”的抑郁模型。他們將實驗小鼠放入攻擊性強的CD1品系小鼠的籠子里，一旦實驗小鼠進入，CD1小鼠會立即追打和攻擊實驗小鼠，這個攻擊過程持續(xù)10分鐘，連續(xù)10天。在第11天，這些實驗小鼠被放入一個社會交互的曠場中，將CD1小鼠放在曠場中央，一部分小鼠表現(xiàn)出社會逃避，不愿意和CD1小鼠進行社會交流，他們稱這些小鼠是悲觀型小鼠。課題組進一步利用“懸尾實驗”和“糖水偏好實驗”發(fā)現(xiàn)，這些悲觀小鼠表現(xiàn)出“行為絕望”和“快感缺失”，即當被倒立懸掛時，悲觀小鼠更早地表現(xiàn)出放棄掙扎的狀態(tài)，并且它們對平時喜歡的糖水獎勵也無動于衷。相反，另外一群小鼠在經(jīng)歷10天社會應激后，在第11天仍然愿意與CD1小鼠進行交流，這些小鼠被稱為樂觀型小鼠?！吧钪?，即使面對同樣的壓力時，有部分人更容易消沉，甚至進入長期的抑郁狀態(tài)，這與他們大腦有關?！痹撜撐牡牡谝蛔髡呱虺拷懿┦拷忉尩?。

接著，他們利用離體腦片電生理記錄等技術發(fā)現(xiàn)，杏仁核相關“厭惡”神經(jīng)環(huán)路的活動在悲觀型小鼠中異?；钴S，如果人為地光遺傳學抑制杏仁核“厭惡”環(huán)路的神經(jīng)元活動，可以逆轉(zhuǎn)悲觀型小鼠的抑郁樣癥狀，表現(xiàn)為悲觀型小鼠主動接近CD1小鼠與它交流，并且掉入水中的求生欲和對糖水的喜好都大大增強。相反，如果在正常小鼠中持續(xù)激活腦內(nèi)杏仁核的“厭惡”環(huán)路，這些正常小鼠慢慢地表現(xiàn)出行為絕望和快感缺失的抑郁樣表型?！斑@就說明腦內(nèi)杏仁核膽囊收縮素相關的厭惡環(huán)路可以雙向調(diào)節(jié)抑郁行為，這為以后治療抑郁癥提供了一個新的治療策略。”該論文的第二作者鄭迪博士說。 

大麻素受體“剎車失靈”介導抑郁小鼠中“厭惡”環(huán)路突觸活動的增強

為了進一步研究悲觀小鼠杏仁核相關“厭惡”環(huán)路活動增強的具體分子機制，他們利用原位雜交技術發(fā)現(xiàn)，大麻素受體大量表達在杏仁核膽囊收縮素肽類神經(jīng)元陽性的“厭惡”神經(jīng)環(huán)路中。

什么是大麻素受體？大麻素受體是人的中樞神經(jīng)系統(tǒng)中表達量最高的G蛋白偶聯(lián)受體之一。大麻素受體主要位于突觸前膜，腦內(nèi)的大麻素受體不僅可以被令人上癮的大麻主要成分植物性大麻素THC所激活，也可以被存在于神經(jīng)系統(tǒng)突觸后膜產(chǎn)生的內(nèi)源性大麻素N-花生四烯酸氨基乙醇和2-花生四烯酸甘油所激活。當神經(jīng)環(huán)路上的突觸活動過強時，突觸后的神經(jīng)元會產(chǎn)生內(nèi)源性大麻素“逆行”到突觸前激動大麻素受體，被激活的大麻素受體可以抑制突觸前遞質(zhì)的釋放，從而起到反饋性的調(diào)節(jié)，“如果把神經(jīng)環(huán)路的突觸活動比作為高速行駛的汽車，那腦內(nèi)的大麻素受體就是這輛汽車的剎車系統(tǒng)。”沈晨杰博士說。

小鼠腦內(nèi)杏仁核區(qū)域膽囊收縮素（Cholecystokinin,CCK）和大麻素受體（Cannabinoid receptors,CB1）共表達情況

這些在杏仁核“厭惡”環(huán)路中高表達的大麻素受體和抑郁癥又有什么關系呢？他們在悲觀小鼠的腦內(nèi)發(fā)現(xiàn)，其大麻素受體的表達水平較對照組小鼠和樂觀小鼠明顯降低，離體和在體電生理證據(jù)表明，悲觀小鼠腦內(nèi)降低的大麻素受體表達使得杏仁核表達‘厭惡’的神經(jīng)環(huán)路，其面對壓力時的過度突觸活動不能被有效抑制。并且，如果利用病毒敲降正常小鼠“厭惡”環(huán)路中的大麻素受體，這些小鼠會表現(xiàn)出對壓力的易感性，即當它們面對社會應激壓力時，更容易表現(xiàn)出抑郁樣的行為表型。

“我們的結(jié)果證明大麻素受體對于杏仁核“厭惡”情緒的表達至關重要，一旦其表達或功能下降，都會導致杏仁核厭惡情緒的過度表達，就好比是行駛在高速公路上無法剎車的汽車，最終釀成大禍”，沈晨杰博士解釋道，“并且，值得注意的是，2007年一款一度被推崇的新型減肥藥，也就是大麻素受體的拮抗劑利莫那班在全球市場被緊急撤回，主要是因為它在減肥的同時還會導致抑郁，我們的研究提供了大麻素受體功能下調(diào)導致抑郁癥的神經(jīng)環(huán)路解釋?！?/span> 

醫(yī)用大麻：抗抑郁治療的新曙光

早在千年之前傳統(tǒng)醫(yī)學的經(jīng)典文獻《皇帝內(nèi)經(jīng)》中，就記載了古人醫(yī)用大麻的案例。大麻是一種非常有效的止痛劑，同時對惡心、嘔吐也有較好的療效。大麻的醫(yī)用史可追溯到 5000 年以前，可以用于疼痛、嘔吐、癲癇等。

既然抑郁小鼠中杏仁核“厭惡”環(huán)路中的大麻素受體表達下降，導致了突觸活動增強和厭惡情緒過度表達。那么如果人為給予外源性大麻素，能否起到抗抑郁效果呢？他們利用套管注射等方法，在抑郁小鼠腦內(nèi)注射了人工合成的大麻，發(fā)現(xiàn)可以有效地逆轉(zhuǎn)小鼠的抑郁樣癥狀?！搬t(yī)用大麻用于抑郁癥的治療仍有很長一段路要走”，李曉明教授說，“但是，我們的研究提示大麻素受體可以作為一個抑郁癥診斷的分子標記物，我們目前已經(jīng)成功設計并合成了針對大麻素受體的臨床用PET示蹤劑，正在開展相關的臨床研究。”

據(jù)悉，Nature Medicine 雜志評審專家對這一研究給了很高的評價，“這項工作非常新穎，具有高度的原創(chuàng)性，實驗設計嚴謹，利用多種技術從分子、細胞、環(huán)路和行為等不同層面，在概念上更新了我們對重度抑郁癥發(fā)病機理，應激神經(jīng)生物學和杏仁核環(huán)路結(jié)構(gòu)和功能的認識，并必將對這些領域產(chǎn)生重要影響。”“實驗設計巧妙，結(jié)果不僅有趣，而且非常有實用價值，具有廣泛的意義?！薄斑@項工作提供了讓人信服的數(shù)據(jù)，證明了杏仁核膽囊收縮素陽性神經(jīng)元到伏隔核環(huán)路中的大麻素受體在調(diào)節(jié)抑郁樣癥狀中的重要性?！?/p>

該研究得到國家自然科學基金重點項目和“情感和記憶的神經(jīng)環(huán)路基礎”重大計劃集成項目等的資助。  

（文 者也/攝影 盧紹慶）

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41591-018-0299-9