鄭天歌，張青杰，賈靖儀，梁建輝

(北京大學(xué)藥學(xué)院分子與細(xì)胞藥理學(xué)系，北京 100191)

焦慮是焦慮障礙(anxiety disorder，AD)的簡(jiǎn)稱，包括廣泛性焦慮障礙(generalized anxiety disorder，GAD)、驚恐障礙(panic disorder，PD)、特定恐懼癥和社交焦慮障礙，創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙(post-traumatic stress disorder，PTSD)和強(qiáng)迫障礙也曾被歸類于此。盡管每種焦慮障礙的癥狀表現(xiàn)不盡相同，但其患病個(gè)體往往都具有明顯的植物神經(jīng)功能亢進(jìn)癥狀，如心悸、氣促、多汗、頭昏、惡心、腹痛等，對(duì)患者的日常生活造成了不同程度的困擾。

本文通過檢索PubMed內(nèi)近5年的文獻(xiàn)資料，對(duì)新型抗焦慮藥物的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并就本學(xué)科領(lǐng)域存在的問題及學(xué)科發(fā)展趨勢(shì)發(fā)表管中之見。

1 基于內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的新型抗焦慮藥物的設(shè)計(jì)與開發(fā)

1.1 內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的組成大麻素或外源性大麻素是天然存在于?？浦参锎舐?cannabissativaL.)中的一類具有藥理活性的化合物。而除植物來源的大麻素類物質(zhì)外，機(jī)體自身也可合成、釋放或分泌大麻素類似物。1990年，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)△9-四氫大麻酚(△9-tetrahydrocannabinol，△9-THC)的神經(jīng)精神活性是由其與細(xì)胞膜上的一種孤兒G蛋白偶聯(lián)受體(G protein-coupled receptors, GPCRs)結(jié)合產(chǎn)生的，該GPCR隨后被表征為1型大麻素受體(cannabinoid receptor type 1，CB1R)。3年后，2型大麻素受體(cannabinoid receptor type 2，CB2R)也被克隆得到，內(nèi)源性大麻素(endocannabinoid，eCB)系統(tǒng)由此走入研究者的視線。如今，eCB系統(tǒng)被認(rèn)為是人體內(nèi)分布最廣泛的系統(tǒng)，已被證實(shí)在神經(jīng)發(fā)育、免疫、疼痛、精神、睡眠、應(yīng)激反應(yīng)、學(xué)習(xí)記憶以及物質(zhì)濫用諸多生理病理過程中起到了一定作用。

內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)由CB1R、CB2R、eCB及其合成/降解酶組成。其中，eCB按化學(xué)結(jié)構(gòu)可主要分為3類：1)酯類：N-花生四烯酰乙醇胺(N-arachidonylethanolamine / anandamide，AEA)，2-花生?；视?2-arachidonylglycerol，2-AG)等; 2)酰胺類：棕櫚酰乙醇胺(palmitoylethanolamide，PEA)，油酰乙醇胺(oleoylethanolamide，OEA)等；3)醚類：2-花生四烯基甘油醚(2-arachidonylglyceryl ether/noladin ether，2-AGE)。在以上內(nèi)源性大麻素中，AEA和2-AG在人體內(nèi)的含量較多、分布較廣，而OEA、2-AGE和N-花生四烯酰甘氨酸等特殊eCB則僅可在特定的腦組織中檢測(cè)出。

1.2 內(nèi)源性大麻素的生物合成與降解內(nèi)源性大麻素的生物合成與釋放具有下列特點(diǎn)[3]：1)根據(jù)生理或病理刺激按需合成和釋放，即時(shí)作用于大麻素受體；2)Ca2+依賴性，與胞外Ca2+內(nèi)流和胞內(nèi)Ca2+釋放關(guān)系密切；3)生物合成途經(jīng)復(fù)雜。2004年，Okamoto團(tuán)隊(duì)從大鼠心臟中純化出了一種磷脂酶D，發(fā)現(xiàn)該酶可在細(xì)胞水平催化N-花生四烯基磷脂酰乙醇胺(N-arachidonylphosphatidylethanolamine，NAPE或NArPE)生成AEA。這種鈣依賴性的磷脂酶D后被命名為NAPE-PLD，而也正是基于對(duì)NAPE-PLD的深入探索，目前研究已發(fā)現(xiàn)4條以NAPE為原料的AEA生物合成途徑。另一種內(nèi)源性大麻素2-AG的生物合成途徑則相對(duì)明了，包括磷脂酶C(phospholipase C，PLC)-二酰甘油酯酶(diacylglycerol lipase，DGL)、磷脂酶A1(phospholipase A1，PLA1)-溶血性磷脂酰肌醇特異性磷脂酶C(lyso-phosphatidyl-inositol，Lyso PI-PLC)2條途徑[4]。

與復(fù)雜的合成過程相對(duì)的是，eCBs的降解與滅活主要包括水解和氧化2種途徑。Tab 1總結(jié)了AEA和2-AG的生物降解酶及其代謝產(chǎn)物。其中，脂肪酸酰胺水解酶(fatty acid amide hydrolase，F(xiàn)AAH)是一種主要存在于細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)膜上的絲氨酸水解酶，廣泛分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，可水解包括AEA在內(nèi)的多種脂肪酸酰胺。敲除FAAH相關(guān)基因或施加FAAH拮抗劑均可使實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的AEA而非2-AG的組織水平急劇升高，因此，F(xiàn)AAH被認(rèn)為是AEA的主要代謝酶[4]。負(fù)責(zé)催化另一種內(nèi)源性大麻素2-AG水解的則是單酰甘油脂肪酶(monoacylglycerol lipase，MGL或MAGL)，主要分布于中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)突觸前神經(jīng)元的軸突上，可終止由突觸后神經(jīng)元活動(dòng)產(chǎn)生的逆行eCB信號(hào)傳導(dǎo)。環(huán)氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)和脂氧化酶(lipo-oxygenase，LOX)則是參與內(nèi)源性大麻素氧化降解的關(guān)鍵酶[4]。COX-2是一種前列腺素合成酶，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中與FAAH高度共定位表達(dá)，可分別催化AEA和2-AG合成前列腺素乙醇酰胺(prostaglandin ethanolamide，PG-EA)與前列腺素丙甘油(prostaglandin glycerol，PG-G)。抑制COX-2會(huì)導(dǎo)致eCB，尤其是AEA在組織中的蓄積。

Tab 1 Biodegradation of AEA and 2-AG

除此之外，內(nèi)源性大麻素跨膜轉(zhuǎn)運(yùn)體(endocannabinoid membrane transporter，EMT)也可介導(dǎo)細(xì)胞對(duì)eCB的攝取。

1.3 內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的一般運(yùn)作模式當(dāng)存在生理或病理性刺激時(shí)，突觸后膜神經(jīng)細(xì)胞的鈣離子通道開放，胞內(nèi)Ca2+濃度升高，內(nèi)源性大麻素合成酶如NAPE-PLD被激活，催化AEA與2-AG的合成。由此合成的eCBs可跨過突觸間隙，作用于突觸前膜的CB1R，降低突觸前神經(jīng)元胞內(nèi)Ca2+和cAMP的水平，并進(jìn)一步誘導(dǎo)突觸前神經(jīng)元的鉀通道開放，K+外流，引起神經(jīng)元超極化，抑制相關(guān)神經(jīng)遞質(zhì)釋放。當(dāng)刺激消失后，eCBs則被突觸后膜神經(jīng)細(xì)胞再攝取，經(jīng)胞內(nèi)水解酶和氧化酶滅活[5-6](Fig 1)。

Fig 1 The general operation of endocannabinoid system(Created with BioRender.com)

1.4 靶向內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的新型抗焦慮藥物針對(duì)內(nèi)源性大麻素的結(jié)合位點(diǎn)和該系統(tǒng)的運(yùn)作模式，一些研究已著力發(fā)掘靶向內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的抗焦慮藥物。

1.4.1靶向內(nèi)源性大麻素受體 研究已發(fā)現(xiàn)了眾多大麻素受體激動(dòng)劑和拮抗劑[6](Tab 2)。其中，CB1R激動(dòng)劑雖在動(dòng)物實(shí)驗(yàn)中展現(xiàn)出了鎮(zhèn)痛、抗焦慮、抗抑郁、抗炎、抗痙攣的藥理學(xué)作用，但也同時(shí)表現(xiàn)出了致運(yùn)動(dòng)障礙、低體溫癥和強(qiáng)制性暈厥等嚴(yán)重的副作用。因此，此類受體靶向的化合物被認(rèn)為成藥性較低。

1.4.2靶向內(nèi)源性大麻素水解酶 2016年，Morena等[7]發(fā)現(xiàn)，F(xiàn)AAH的選擇性抑制劑URB597可提高大鼠腦組織中AEA的水平，明顯減少動(dòng)物在高架十字迷宮中的恐懼和焦慮樣行為表現(xiàn)。基因工程研究也在FAAH基因敲除小鼠(FAAH-KO)的小腦、海馬和大腦皮層中觀察到了AEA等內(nèi)源性大麻素水平10-15倍的提升。與野生型相比，F(xiàn)AAH-KO小鼠的焦慮樣反應(yīng)明顯減少，且無體重增加、體溫調(diào)節(jié)能力和運(yùn)動(dòng)能力降低的表現(xiàn)[8]，而CB1R的直接激動(dòng)劑則通常可導(dǎo)致這些改變。

同時(shí)，臨床研究資料表明，與應(yīng)激相關(guān)的精神疾病，包括心境障礙、抑郁和PTSD患者血液中AEA的水平明顯降低，且血清AEA濃度通常與漢密爾頓量表和軀體焦慮評(píng)分所評(píng)估的焦慮癥狀的嚴(yán)重程度之間存在負(fù)相關(guān)性[9-10]。針對(duì)人類FAAH基因多態(tài)性研究發(fā)現(xiàn)，385A等位基因(rs324420)與FAAH酶活性低下、AEA水平高，及焦慮癥減輕關(guān)系密切[11]。

Tab 2 Agonist and antagonist of cannabinoid receptors

多家制藥公司已經(jīng)瞄準(zhǔn)FAAH抑制劑，以期開發(fā)新型抗焦慮藥物。迄今為止，數(shù)種FAAH抑制劑已因其對(duì)多種疾病的作用進(jìn)入臨床(前)試驗(yàn)，但大多以失敗告終(Tab 3)。然而，近年基于結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系(SAR)設(shè)計(jì)，研究新合成了許多對(duì)FAAH具有的體外抑制活性的化合物，F(xiàn)AAH抑制劑仍是焦慮相關(guān)領(lǐng)域中最具潛力的研發(fā)項(xiàng)目之一[10]。

與FAAH一樣，MGL也是參與內(nèi)源性大麻素生物降解的關(guān)鍵分子。相關(guān)研究資料顯示，使用MGL抑制劑JZL184與使用FAAH抑制劑所產(chǎn)生的抗焦慮樣作用并無顯著性差異[4]。然而，也有報(bào)道稱JZL184不但不能減少動(dòng)物的焦慮樣行為[12]，還會(huì)延長(zhǎng)恐懼記憶的停留時(shí)間、增強(qiáng)恐懼行為的表達(dá)。此外，長(zhǎng)期高劑量施用MGL抑制劑增強(qiáng)2-AG水平可使CB1R脫敏，產(chǎn)生更加類似于CB1R拮抗劑而不是激動(dòng)劑的作用[13-14],盡管這一現(xiàn)象在給予較低劑量的MGL抑制劑時(shí)并未出現(xiàn)，但這仍是MGL抑制劑作為靶向內(nèi)源性大麻素降解酶的抗焦慮藥物開發(fā)所需解決的一個(gè)重要問題[4]。

1.4.3靶向內(nèi)源性大麻素氧化酶 COX-2抑制劑一直是本方向的研究熱點(diǎn)。在內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)的框架下，COX-2抑制劑的抗焦慮作用可能部分源于抑制COX-2所致的eCB，尤其是AEA的組織水平增加。驗(yàn)證這一觀點(diǎn)需要使用針對(duì)性抑制eCB氧化的底物選擇性COX-2抑制劑(substrate-selective COX-2 inhibitors，SSCIs)，因?yàn)閭鹘y(tǒng)的COX-2選擇性抑制劑如塞來昔布、羅美昔布不僅能夠阻止eCB的氧化，還對(duì)許多其他的花生四烯酸類物質(zhì)的氧化過程起到抑制作用。因此，施用傳統(tǒng)COX-2抑制劑所產(chǎn)生的抗焦慮作用是由于前列腺素的減少，還是由于eCB的增多，抑或是都有影響，實(shí)驗(yàn)無法進(jìn)行區(qū)分。

Tab 3 FAAH inhibitors entering (pre)clinical trials

基于以上理論，Hermanson等[15]發(fā)現(xiàn)，在曠場(chǎng)、明暗箱探索、高架十字迷宮等一系列焦慮動(dòng)物模型中，全身性施用SSCIs LM-4131可以顯著減少小鼠的焦慮樣行為。而在新奇環(huán)境誘導(dǎo)的吞咽測(cè)試中，LM-4131也對(duì)預(yù)先接受足部電擊刺激的小鼠產(chǎn)生了類似的抗焦慮樣作用。進(jìn)一步的藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)顯示，使用CB1R拮抗劑可完全逆轉(zhuǎn)LM-4131在明暗箱測(cè)試中的抗焦慮樣作用，但卻無法干預(yù)吞咽測(cè)試中LM-4131對(duì)應(yīng)激所致焦慮的緩解效果。另一方面，LM-4131在吞咽測(cè)試中的抗焦慮作用可用小電導(dǎo)鈣激活(small-conductance calcium activated，SK)鉀通道阻滯劑蜂毒明肽(apamin)進(jìn)行拮抗，且施用SK鉀通道活化劑1-EBIO可模仿LM-4131在該模型中的抗焦慮效果[16]。這些發(fā)現(xiàn)說明，在無預(yù)先應(yīng)激的情況下COX-2抑制劑可通過CB1R介導(dǎo)的eCB信號(hào)傳導(dǎo)系統(tǒng)發(fā)揮抗焦慮樣作用，但在存在預(yù)先應(yīng)激的條件下，COX-2抑制劑的抗焦慮作用則更為復(fù)雜。

雖然迄今為止的實(shí)驗(yàn)結(jié)果均支持COX-2抑制劑作為新型抗焦慮藥物進(jìn)行開發(fā)，但鑒于傳統(tǒng)COX-2抑制劑的研發(fā)已有一定的基礎(chǔ)，塞來昔布、羅美昔布等也已被批準(zhǔn)上市[4]，這類抗焦慮藥物的臨床研究與進(jìn)一步研發(fā)將更可能在傳統(tǒng)COX-2抑制劑中進(jìn)行。

1.4.4靶向瞬時(shí)受體電位香草酸亞型1(transient receptor potential vanilloid 1,TRPV1) TRPV1屬于瞬時(shí)受體電位超家族，是一種對(duì)鈣離子有高滲透性的非選擇性陽離子通道，可促進(jìn)神經(jīng)元去極化、提高神經(jīng)元的放電速度和突觸活性,也是eCB在機(jī)體內(nèi)的可結(jié)合位點(diǎn)之一。

TRPV1已在多個(gè)腦區(qū)被觀察到與CB1R共表達(dá)，這意味著此兩者可能存在生理功能上的聯(lián)系。而事實(shí)上，研究也已證實(shí)中樞神經(jīng)系統(tǒng)內(nèi)的內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)和類香草素系統(tǒng)可通過相互作用調(diào)控焦慮行為的發(fā)生：低濃度內(nèi)源性配體激活突觸前膜CB1R，使谷氨酸能神經(jīng)末梢遞質(zhì)釋放減少，產(chǎn)生抗焦慮作用；而高濃度內(nèi)源性配體則激活突觸前膜的TRPV1，增加神經(jīng)遞質(zhì)的釋放，抵消CB1R對(duì)谷氨酸神經(jīng)遞質(zhì)釋放的抑制作用，產(chǎn)生焦慮情緒。從這一角度來看，TRPV1的拮抗劑或有潛力成為新型抗焦慮藥物。

2017年，F(xiàn)araji等[17]發(fā)現(xiàn)拮抗TRPV1或激動(dòng)大麻素受體均可增加雄性Wistar大鼠在高架十字迷宮開放臂的停留時(shí)間，且在同時(shí)使用TRPV1拮抗劑Capsazepine (CPZ)和非選擇性大麻素受體激動(dòng)劑WIN55212-2(WIN)時(shí)，CPZ的使用增加了WIN的抗焦慮效果，即出現(xiàn)了協(xié)同作用。

將TRPV1與FAAH相關(guān)聯(lián)也是研究靶向內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)抗焦慮藥物的一種新思路。花生四烯酸血清素(AA-5-HT)是一種FAAH和TRPV 1的雙重阻斷劑，研究發(fā)現(xiàn)該化合物可以以劑量依賴的方式增加大鼠在高架十字迷宮開放臂上的停留時(shí)間。但Freels等[18]表示，AA-5-HT在焦慮治療方面的效用是有限的，因AA-5-HT所展現(xiàn)的這種抗焦慮作用與應(yīng)激情境和實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的基礎(chǔ)焦慮水平相關(guān)，僅可在具有高焦慮/恐懼水平的動(dòng)物品系中出現(xiàn)。然而，對(duì)某一化合物成藥性的評(píng)估不能僅看其在某一研究和/或?qū)嶒?yàn)中展現(xiàn)出來的特性，還需要充分檢查該化合物施用的影響，如在慢性/亞慢性治療方案中的表現(xiàn)。我們期待抗焦慮藥物在該領(lǐng)域的突破。

綜上，內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)與焦慮、創(chuàng)傷以及應(yīng)激相關(guān)精神障礙關(guān)系密切，相關(guān)治療藥物的研究和開發(fā)已受到關(guān)注。以內(nèi)源性大麻素系統(tǒng)作為靶標(biāo)，研究新型抗焦慮藥物的策略包括：1)CB1R激動(dòng)劑；2)內(nèi)源性大麻素水解酶的抑制劑，如FAAH抑制劑和MGL抑制劑；3)內(nèi)源性大麻素氧化酶的抑制劑，如COX-2抑制劑；4)TRPV1離子通道阻斷劑(Fig 2)。

Fig 2 Research strategies of novel anxiolytic acting on eCB system(Adapted from Reference 10，Created with BioRender.com)

2 基于腸-腦軸的新型抗焦慮藥物的設(shè)計(jì)與開發(fā)

腸道微生物組由生物腸道內(nèi)所有微生物及其遺傳物質(zhì)組成。據(jù)估計(jì)，人的腸道菌群最多可容納3.8×1013個(gè)微生物單位，包括百余種已知微生物。這一復(fù)雜的群組不僅調(diào)節(jié)著宿主腸道穩(wěn)態(tài)，參與機(jī)體免疫、代謝、內(nèi)分泌等病理生理過程，還通過多種途徑對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的功能和狀態(tài)產(chǎn)生影響，形成腸-微生物組-腦軸(gut-microbiota- brain axis),簡(jiǎn)稱腸-腦軸。如今，越來越多的證據(jù)表明,腸道微生物組與中樞神經(jīng)系統(tǒng)間存在雙向作用，在神經(jīng)精神疾病的發(fā)生發(fā)展中起關(guān)鍵作用。

2.1 腸道微生物組與中樞神經(jīng)系統(tǒng)間的相互作用盡管相關(guān)研究已經(jīng)大量開展，但腸-微生物組-腦軸的確切作用機(jī)制至今仍未被闡明。現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)腸道微生物可通過以下幾種途徑將信號(hào)傳遞到大腦[19]：1)刺激下丘腦-垂體-腎上腺(hypothalamus-pituitary-adrenal gland，HPA)軸產(chǎn)生促腎上腺皮質(zhì)激素(adrenocorticotropic hormone,ACTH)、促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素(corticotropin releasing hormone,CRH)和糖皮質(zhì)激素來調(diào)節(jié)機(jī)體的免疫活性和情緒狀態(tài); 2)刺激促炎細(xì)胞因子分泌，并通過微生物相關(guān)分子模式調(diào)節(jié)宿主的免疫系統(tǒng)；3)誘導(dǎo)腸分泌細(xì)胞(enteroendocrine cells，EECs)產(chǎn)生具有神經(jīng)活性的腸肽，如神經(jīng)肽Y(neuropeptide Y，NPY); 4)產(chǎn)生可穿過血腦屏障的神經(jīng)遞質(zhì)，如γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)、5-羥色胺(serotonin，5-HT)、多巴胺(dopamine, DA)、去甲腎上腺素(norepinephrine，NA)等; 5)通過細(xì)菌代謝產(chǎn)物，如短鏈脂肪酸(short-chain-fatty-acid，SCFA)作用于腸上皮細(xì)胞(intestinal epithelial cells，ECs)，改善腸道屏障功能和腸道免疫狀態(tài); 6)調(diào)節(jié)色氨酸/犬尿氨酸(tryptophan/kynurenine)途徑代謝物; 7)迷走傳入神經(jīng)和脊髓感覺神經(jīng)元組成的腸-腦雙向通路(Fig 3)。

Fig 3 Mechanism of interaction between gut microbiome and central nervous system(Adapted from Reference 19, Created with BioRender.com)

在以上途徑中，HPA軸的異常激活在焦慮的疾病進(jìn)程中扮演了十分重要的角色：焦慮是應(yīng)激相關(guān)疾病，而HPA軸是哺乳動(dòng)物的重要應(yīng)激反應(yīng)途徑。在焦慮狀態(tài)下，HPA軸激活所釋放的CRH可直接作用于腸道本身，也可通過中樞神經(jīng)系統(tǒng)導(dǎo)致腸功能障礙；ACTH則作用于腎上腺，釋放皮質(zhì)醇/皮質(zhì)酮等糖皮質(zhì)激素，激活免疫細(xì)胞、削弱腸道的屏障功能，誘發(fā)“腸漏”，進(jìn)一步影響腸道微生物組的組成和穩(wěn)定性。而這些腸道微生物組的改變又會(huì)反過來通過上述機(jī)制作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，形成惡性循環(huán)，促進(jìn)焦慮的發(fā)生發(fā)展。這與臨床上焦慮癥患者腸道微生物組發(fā)生明顯改變，而腸道微生物組失調(diào)的個(gè)體也常表現(xiàn)出焦慮情緒的現(xiàn)象相符。

近年來，隨著腸-腦軸研究的進(jìn)一步深入，Stilling等[20]在腸道微生物群完全缺失的成年無菌(germ-free，GF)小鼠的杏仁核中發(fā)現(xiàn)了社交刺激依賴性的轉(zhuǎn)錄調(diào)控受損。從個(gè)體角度觀察，GF小鼠還表現(xiàn)出焦慮和恐懼相關(guān)行為的改變，但若將GF小鼠從無菌環(huán)境中短暫移至普通環(huán)境飼育時(shí)，其在行為上則與常規(guī)飼養(yǎng)的小鼠并無明顯差異。研究還發(fā)現(xiàn)，GF小鼠的小腦、海馬、大腦皮層中存在著大量未成熟和功能不全的小膠質(zhì)細(xì)胞，而腸道微生物組移植可部分改善這種小膠質(zhì)細(xì)胞缺陷，直接給予腸道菌群的代謝產(chǎn)物SCFAs也可在無菌狀態(tài)下恢復(fù)受損的小膠質(zhì)細(xì)胞。此外，使用抗生素誘導(dǎo)腸道菌群耗竭可產(chǎn)生與GF小鼠腸道環(huán)境相似的小鼠個(gè)體，Wang等[21]發(fā)現(xiàn)此類小鼠在慢性社交失敗應(yīng)激中展現(xiàn)出了更為明顯的快感缺失樣癥狀。Lach等[22]也提出由于某些抗抑郁藥(如丙咪嗪、地昔帕明)同時(shí)具有一定的抗菌作用，因此它們或許不僅通過神經(jīng)遞質(zhì)從生化角度改善腦功能，還通過影響腸道微生物群的組成重塑中樞神經(jīng)系統(tǒng)。以上研究均進(jìn)一步肯定并揭示了腸道微生物組與中樞神經(jīng)系統(tǒng)的聯(lián)系。

2.2 靶向腸-微生物組-腦軸的抗焦慮藥物研發(fā)如上述，焦慮可引起腸道微生物組紊亂，腸道微生物組紊亂也會(huì)推進(jìn)焦慮的病程。因此，平衡腸道微生物組的紊亂狀態(tài)是靶向腸-微生物組-腦軸新型抗焦慮藥物研發(fā)的主要切入點(diǎn)。就當(dāng)前的研究來看，益生菌、益生元、類益生菌、腸道菌群移植均可調(diào)節(jié)焦慮對(duì)腸道菌群的影響。

2.2.1益生菌與益生元 益生菌是一類對(duì)宿主健康產(chǎn)生正面效應(yīng)的、具有繁殖活力的微生物，當(dāng)以足夠的量施用時(shí)可給宿主的健康帶來益處[23]。代表性益生菌有雙歧桿菌、乳桿菌、丁酸梭菌、放線菌和酵母菌等。精神益生菌是指對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)具有生物活性的益生菌，其中樞生物活性包括但不限于：1)調(diào)節(jié)焦慮和抑郁情緒，提高或改善認(rèn)知功能；2)調(diào)節(jié)HPA軸對(duì)應(yīng)激的反應(yīng)性；3)促進(jìn)神經(jīng)遞質(zhì)如DA、5-HT、NA的合成；4)通過迷走途徑調(diào)節(jié)腸-腦軸，降低大腦中GABA受體和c-fos的表達(dá)；5)減輕炎癥反應(yīng)，參與神經(jīng)-免疫雙向調(diào)節(jié)；6)調(diào)節(jié)BDNF的表達(dá)，促進(jìn)神經(jīng)發(fā)育；7)改變腸道菌群組成，恢復(fù)腸道屏障。

大量研究發(fā)現(xiàn)，預(yù)防性施用益生菌可緩解應(yīng)激源暴露對(duì)腸道微生物組的負(fù)面影響，而某些乳酸桿菌屬(Lactobacillusspp.)、雙歧桿菌屬(Bifidobacteriumspp.)的益生菌還可進(jìn)一步調(diào)節(jié)應(yīng)激環(huán)境下的大腦功能。下表列出了近年部分有關(guān)益生菌對(duì)人類腸道微生物組和腦功能影響的研究(Tab 4)：

有兩種方式可增加腸道益生菌的數(shù)量和活性：1)直接給予益生菌，如乳酸桿菌和雙歧桿菌；2)通過補(bǔ)充益生元，如低聚半乳糖(galacto-oligosaccharidos，GOS)來刺激和促進(jìn)某些特定益生菌的生長(zhǎng)與繁殖[24]。益生元在攝入后通常不被吸收，而是在結(jié)腸中被腸道微生物發(fā)酵為SCFA和乳酸。其中，SCFA可通過刺激脂肪細(xì)胞產(chǎn)生瘦素、腸道分泌細(xì)胞分泌膽囊收縮素、酪酪肽、胰高血糖素樣肽等腸肽，調(diào)節(jié)腸道內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)并進(jìn)一步作用于中樞神經(jīng)系統(tǒng)[22]。在慢性社會(huì)心理應(yīng)激條件下，喂飼益生元低聚果糖(fructo-oligosaccharidos，F(xiàn)OS)和GOS均可顯著減少小鼠的焦慮和抑郁樣行為表現(xiàn)，并減少應(yīng)激誘導(dǎo)的皮質(zhì)酮表達(dá)，增加海馬中BDNF的水平。此外，F(xiàn)OS 與 GOS的聯(lián)合使用還可以防止由慢性應(yīng)激引起的腸道雙歧桿菌和乳酸桿菌的減少。

Tab 4 Effects of probiotics on human gut microbiome and brain function

合生元是由益生菌和益生元通過一定配比組合形成的膳食補(bǔ)充劑，可選擇性激活或刺激一種或多種益生菌的生長(zhǎng)，以增加特定種類益生菌的數(shù)量，改善宿主的腸道健康[19]。如今越來越多的證據(jù)表明，長(zhǎng)期攝入合生元可正向影響健康個(gè)體的情緒，調(diào)節(jié)HPA軸功能、改善焦慮相關(guān)表型和認(rèn)知功能。

目前，研究正在嘗試將精神益生菌作為治療神經(jīng)和精神疾病的佐劑和單一制劑，以提供中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)的不同治療選擇。

2.2.2類益生菌 除了具有繁殖活力的益生菌外，某些經(jīng)高溫或輻射滅活的益生菌同樣具有神經(jīng)生物活性，被稱為類益生菌或 “幽靈益生菌”[25]。類益生菌雖無法制造SCFA等細(xì)菌代謝產(chǎn)物，但其細(xì)胞結(jié)構(gòu)，尤其是細(xì)胞壁和細(xì)胞膜上的某些蛋白質(zhì)卻可誘發(fā)機(jī)體的免疫反應(yīng)，通過調(diào)節(jié)炎癥介質(zhì)的產(chǎn)生實(shí)現(xiàn)其對(duì)中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用。常見的這類結(jié)構(gòu)主要有革蘭陰性菌的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，革蘭陽性菌的肽聚糖(peptidoglycan，PGN)、磷壁酸(teichoic acid，TAs)和脂磷壁酸(lipoteichoic acid，LTA)，以及乳酸菌S層蛋白、雙歧桿菌細(xì)胞表面相關(guān)脂蛋白BoPA。

研究發(fā)現(xiàn)，喂飼含有熱滅活乳酸桿菌和德氏乳桿菌的菌飼料3周可顯著增加小鼠的社交能力、減輕焦慮樣行為，并降低血液中皮質(zhì)酮的基礎(chǔ)水平[26]。類似的，滅活的瑞士乳桿菌MCC1848在小鼠亞慢性社交失敗應(yīng)激模型中也展現(xiàn)了抗焦慮、抗抑郁的作用[27]。此外，熱滅活母牛分支桿菌也可明顯緩解小鼠的應(yīng)激反應(yīng)，對(duì)于應(yīng)激相關(guān)性精神障礙如焦慮癥、抑郁癥、PTSD具有一定的預(yù)防和治療作用。3項(xiàng)在日本進(jìn)行的類益生菌臨床研究發(fā)現(xiàn)，滅活的加氏乳桿菌CP2305可影響人類受試者在長(zhǎng)期慢性應(yīng)激狀態(tài)下的行為表現(xiàn)：連續(xù)5周每日食用含熱滅活的加氏乳桿菌CP2305的發(fā)酵乳飲料可改善應(yīng)激狀態(tài)下醫(yī)學(xué)生的睡眠質(zhì)量，并使腸道微生物組正?；欢B續(xù)12周每天食用則可改善大學(xué)生運(yùn)動(dòng)員的心理和生理狀態(tài)，使焦慮、疲勞和抑郁樣表現(xiàn)減少。

與具有繁殖活力的益生菌相比，類益生菌具有以下優(yōu)點(diǎn)：1)無需冷藏,保存期限更長(zhǎng)；2)便于存儲(chǔ)和運(yùn)輸；3)對(duì)免疫功能異常、有炎性疾病和/或腸道屏障功能受損的個(gè)體更加安全，無感染風(fēng)險(xiǎn)；4)無需擔(dān)心抗生素的耐藥問題；5)與抗生素/抗真菌藥合用時(shí)無需考慮失活問題。因此，類益生菌在靶向腸道微生物組相關(guān)制劑的研究和開發(fā)中具有比益生菌更大的優(yōu)勢(shì)。

2.2.3糞便微生物移植 糞便菌群移植(faecal microbiota transfer，F(xiàn)MT)是將健康供體的糞便微生物轉(zhuǎn)移到腸道菌群改變的個(gè)體中以調(diào)節(jié)其腸道菌群組成的過程。研究發(fā)現(xiàn)，對(duì)暴露于慢性不可預(yù)知性輕度應(yīng)激(chronic unpredictable mild stress，CUMS)的小鼠，其糞便微生物可顯著增加受體小鼠的抑郁和焦慮樣表現(xiàn)，并增加受體小鼠海馬中炎癥因子TNF-α、IFN-γ的水平，表明應(yīng)激誘導(dǎo)的異常行為表現(xiàn)和生理改變可通過腸道菌群在個(gè)體間傳遞[28]。類似的，抑郁癥患者的糞便微生物也可在GF小鼠中誘發(fā)明顯的抑郁和焦慮樣行為，而來自健康志愿者的FMT則可幫助改善胃腸道疾病患者的腸道菌群組成，調(diào)節(jié)情緒，減少焦慮和抑郁相關(guān)表現(xiàn)。

盡管目前少有研究表明來自健康個(gè)體的FMT可以有效治療神經(jīng)精神疾病，但或許隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，F(xiàn)MT技術(shù)最終可催生出糞便微生物類制劑，成為治療焦慮、抑郁等神經(jīng)精神疾病的新型藥物。

3 基于GABAA受體亞基的新型抗焦慮藥物的設(shè)計(jì)與開發(fā)

中樞神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)功能失調(diào)是焦慮癥發(fā)病的神經(jīng)生物學(xué)基礎(chǔ)，而內(nèi)側(cè)前額葉皮層-杏仁核GABA能神經(jīng)通路在焦慮癥的病理生理過程中發(fā)揮了重要作用。

3.1 GABAA受體的結(jié)構(gòu)及各亞基的功能GABAA受體屬于配體門控的氯離子通道，為由5個(gè)亞基構(gòu)成的異源性寡聚體膜蛋白?，F(xiàn)已在哺乳動(dòng)物中明確鑒定出了19種GABAA受體亞基，分別為α1-6、β1-3、γ1-3、δ、ρ1-3、θ、ε和π[29]。不同的亞基組合形式為GABAA受體提供了一定的異質(zhì)性，使其能夠?qū)崿F(xiàn)多種神經(jīng)生理功能。當(dāng)GABAA受體被其內(nèi)源性配體GABA激活時(shí)，其蛋白亞基構(gòu)型發(fā)生變化，中央的氯離子通道瞬時(shí)開放，Cl-內(nèi)流，細(xì)胞膜超極化、神經(jīng)元興奮性降低。

Fig 4 Comparison of binding sites of GABA and BZDs on GABAA receptor (Adapted from Reference 1, Created with Biorender.com)

需要說明的是，BZDs對(duì)于不同α亞基的親和力不同：對(duì)胞外N端含有組氨酸殘基的α1、α2、α3和α5親和力較高，而對(duì)N端含有精氨酸殘基的α4和α6親和力較低。且BZDs在含有α1、α2、α3和α5亞基的GABAA受體間的選擇性較低，這直接導(dǎo)致了經(jīng)典抗焦慮藥物BZDs的成癮性，及使用該類藥物后出現(xiàn)的大量副作用和停藥反應(yīng)。條件性基因突變研究表明：含有α1亞基的GABAA受體主要介導(dǎo)鎮(zhèn)靜、記憶缺失以及抗抽搐作用，而脊髓中含有α2/α3的GABAA受體則與鎮(zhèn)痛效應(yīng)關(guān)系密切。含有α5亞基的GABAA受體主要存在于海馬，與認(rèn)知功能相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，α2才是在額葉皮層-杏仁核環(huán)路中高表達(dá)、介導(dǎo)BZDs發(fā)揮抗焦慮藥理學(xué)作用的主要亞基，而α5雖然在杏仁核高豐度表達(dá)，也參與影響了實(shí)驗(yàn)動(dòng)物的焦慮樣行為，但含有該亞基的GABAA受體在被選擇性激活時(shí)可對(duì)實(shí)驗(yàn)對(duì)象的認(rèn)知功能造成損傷，導(dǎo)致副作用的出現(xiàn)[30]。Tab 5總結(jié)了α亞基的功能效應(yīng)及其可能介導(dǎo)的藥理學(xué)作用。雖然目前臨床并未應(yīng)用任何一種GABAA受體亞基的選擇性正向調(diào)節(jié)劑作為焦慮障礙的治療藥物，但提高化合物針對(duì)GABAA受體亞基，尤其是α2亞基的選擇性無疑將有助于提高靶向GABAA受體抗焦慮藥物的療效、降低副作用。

Tab 5 α subunit of GABAA receptor

3.2 靶向GABAA受體亞基的抗焦慮藥物

3.2.1艾替伏辛 艾替伏辛(etifoxine，EFX)是一種非BZDs抗焦慮藥物(Fig 5)，在嚙齒類動(dòng)物中表現(xiàn)出了明顯的抗焦慮和抗驚厥作用，并已被用于測(cè)試治療人類的焦慮相關(guān)疾病。相關(guān)結(jié)果顯示，艾替伏辛在治療焦慮障礙、改善臨床癥狀方面具有不遜于BZDs藥物氯硝西泮的效果[31]。

Fig 5 Chemical structure of EFX (created with ChemDraw 19.1)

離體實(shí)驗(yàn)表明，EFX可以抑制GABAA受體與其特異性配體TBPS(t-butylbiclo-phosphorothionate)的結(jié)合，即EFX在GABAA受體上存在特異性結(jié)合位點(diǎn)。然而，放射性配體結(jié)合實(shí)驗(yàn)卻顯示：EFX并不影響GABAA受體激動(dòng)劑[3H]-蠅蕈醇和BZDs [3H]-氟硝西泮與GABAA受體的結(jié)合。此外，BZD受體拮抗劑氟馬西尼對(duì)EFX的抗焦慮藥理活性并無明顯的翻轉(zhuǎn)作用。綜上，EFX與BZDs的靶受體雖然同是GABAA受體，但其結(jié)合位點(diǎn)明顯不同于GABA和BZD[32]。隨后的重組研究結(jié)果也證實(shí)了這一推論，即在缺乏α或γ亞基的情況下，EFX對(duì)GABA能神經(jīng)系統(tǒng)仍然存在藥理作用。

2003年，Hamon等確認(rèn)了GABAA受體的β亞基為介導(dǎo)EFX發(fā)揮藥理學(xué)作用的關(guān)鍵亞基，且在由β亞基組成的五聚體膜蛋白中，含有β2或β3的α1/α2GABAA受體比含有β1的α1/α2GABAA受體對(duì)EFX的親和力更高。然而，若將五聚體中的所有亞基全部替換為β2或全部替換為β1，則該β2GABAA受體對(duì)EFX的親和力將比β1GABAA受體更低，這表明α亞基雖非EFX的結(jié)合位點(diǎn)，但也在EFX-GABAA受體相互作用中發(fā)揮了一定的功能。

2019年，Mattei等[33]針對(duì)EFX與含有不同α亞基的β3GABAA受體之間的相互作用進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)與其他GABAA受體相比，EFX更傾向于與α3β3GABAA受體結(jié)合，對(duì)α2β3和α6β3GABAA受體的結(jié)合強(qiáng)度也稍高。這解釋了EFX在抗焦慮劑量下無鎮(zhèn)靜作用，對(duì)受試人或動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)功能也無明顯損傷的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，即 EFX對(duì)具有鎮(zhèn)靜效應(yīng)的α1GABAA受體親和力較低。此外，該小組還進(jìn)一步對(duì)EFX與α3β3γ2SGABAA受體的對(duì)接進(jìn)行了模擬，首次發(fā)現(xiàn)了EFX與GABAA受體的結(jié)合位點(diǎn)：位于α/β的交界面，靠近GABA的結(jié)合口袋。

除直接作用于GABAA受體外，EFX還可以作用于線粒體18 ku轉(zhuǎn)位因子蛋白(translocator protein，TSPO)，增加中樞神經(jīng)類固醇的合成，而這些神經(jīng)類固醇物質(zhì)對(duì)于GABAA受體可產(chǎn)生明顯的正向變構(gòu)調(diào)節(jié)。然而，由于EFX對(duì)GABAA受體親和力約為TSPO的2倍(Ki=6.1 μmol·L-1，Ki =12.7 μmol·L-1)，TSPO途徑是否真正介導(dǎo)了EFX的抗焦慮作用猶未可知。但無論如何，由于具有明確的療效和更少的副作用，艾替伏辛仍是一種具有研發(fā)和上市潛力的新型抗焦慮藥物。

3.2.2AZD6280和AZD7325 由上節(jié)介紹可知，與非選擇性GABAA受體激動(dòng)劑相比，選擇性增強(qiáng)候選化合物與GABAA受體α2和α3亞基親和力有助于將該化合物的療效和副作用分離?；谶@些理念，阿斯利康公司(AstraZeneca Plc)于2011年研發(fā)了一系列以AZD7325和AZD6280為代表的，具有α5亞基低親和力、α2和α3亞基高選擇性的GABAA受體激動(dòng)劑[34]。

藥效學(xué)分析結(jié)果顯示，AZD7325能將一定劑量下地西泮的最大效應(yīng)提高15%，而AZD6280可提高32%-34%。在臨床前實(shí)驗(yàn)中，AZD7325和AZD6280均展現(xiàn)了較為單純且明顯的抗焦慮作用，不伴隨鎮(zhèn)靜效果。而在步入I期臨床試驗(yàn)后，研究還發(fā)現(xiàn)AZD7325和AZD6280能夠一定程度上改變受試對(duì)象的腦電特征。

4 結(jié)語

2019年，柳葉刀精神病學(xué)雜志發(fā)表了2013-2015年中國(guó)精神衛(wèi)生調(diào)查資料：在18歲以上人群中，焦慮障礙的患病率最高，心境障礙其次。然而，與抗抑郁藥物相比，我國(guó)抗焦慮藥物的研究明顯滯后，且學(xué)科布局、研究方向的選擇和資金支持未與疾病的患病率、社會(huì)家庭負(fù)擔(dān)和醫(yī)療資源做到較優(yōu)匹配[35]。從論文發(fā)表的角度來看，近十年我國(guó)抗焦慮藥物相關(guān)研究雖在國(guó)際學(xué)術(shù)期刊上的發(fā)表取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，但在有關(guān)新型抗焦慮藥物研發(fā)的方面卻鮮有獨(dú)到的見解和重要的學(xué)術(shù)發(fā)現(xiàn)。

本文旨在表明，焦慮障礙不僅與中樞神經(jīng)環(huán)路或網(wǎng)絡(luò)的病理生理變化有關(guān)，還涉及免疫與炎癥反應(yīng)、氧化應(yīng)激、內(nèi)分泌及腸-微生物-腦軸的功能紊亂。因此，新型抗焦慮藥物的研究策略不應(yīng)將眼光局限于中樞神經(jīng)系統(tǒng)，還應(yīng)注意到非中樞系統(tǒng)在焦慮障礙發(fā)生發(fā)展中所扮演的重要角色，我們期待此領(lǐng)域更多的精彩發(fā)現(xiàn)。