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抗抑郁、焦慮研究迎來重大突破，關鍵竟在蟾蜍
發(fā)布時間： 2024-05-13 點擊次數(shù)： 1620次世衛(wèi)組織公布的最新數(shù)據(jù)顯示，全球抑郁癥患者超過3億，在世界范圍內，每40秒就有一人死于自滅。上個世紀八九十年代，中國抑郁癥發(fā)病率是萬分之五，而現(xiàn)在抑郁癥患病率為6%左右，是過去的120倍。此外，《2022年國民抑郁癥藍皮書》顯示，抑郁癥發(fā)病群體呈年輕化趨勢，青少年抑郁癥患病率已達15-20%，接近于成人。
蟾蜍毒液聽起來讓人不寒而栗，但其含有多種生物堿，這些物質能夠影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能，產(chǎn)生類似精神活性藥物的作用，適用于治療抑郁癥等精神疾病。例如，在科羅拉多河蟾蜍的毒液中發(fā)現(xiàn)的5-甲氧基色胺（5-Meo-DMT）就具有抗抑郁的作用，并且多家生物技術公司也基于此開發(fā)了治療抑郁癥的藥物。GH Research公司開發(fā)的藥物已完成健康志愿者的I期研究，結果顯示耐受性良好，目前正在進行難治性抑郁癥患者的I/II期臨床試驗。
此外，前期的研究表明5-羥色胺類（5-HT）藥物具有快速而持久的抗焦慮和抗抑郁作用。雖然這些化合物導致的精神改變和致幻作用被歸因于5-HT2A受體的作用，但有研究提出，其他5-HT受體可能也具有調節(jié)作用。例如，5-MeO-DMT和其他經(jīng)典致幻劑如何結合并通過5-HT1A 發(fā)出信號知之甚少。
2024年5月8日，西奈山伊坎醫(yī)學院藥理學系等單位的研究人員在Nature發(fā)表了題為Structural pharmacology and therapeutic potential of 5-methoxytryptamines的文章，該研究對經(jīng)典致幻劑、5-MEO-DMT和處方藥在分子和原子水平上結合并激活5-HT1A 的機制進行了詳細的結構和功能探索。此外，他們還報道了 5-HT1A 選擇性色胺在抑郁癥小鼠模型中的治療潛力，還強調了基于5-HT1A受體開發(fā)新藥物的潛力。
主要研究內容
1.致幻劑結合5-HT1A的結構解析
為了闡明 5-MeO-DMT 和致幻劑（lysergic acid）二乙酰胺（LSD）如何激活 5-HT1A 的結構基礎，研究人員測定了藥物結合復合物的低溫電鏡（cryo-EM）結構。結構的解析使他們能夠明確地分辨主干鏈和側鏈，闡明甾醇和脂質，并在分子細節(jié)上描述藥物與受體的相互作用。此外，結構數(shù)據(jù)還顯示 LSD 在 5-HT1A 和 5-HT2A 采用不同的結合模式。然而，目前尚不清楚導致這些差異的具體原因。
2. 5-MeO-色胺在 5-HT1A 的構效關系
在確定了致幻劑與 5-HT1A 結合的結構之后，該團隊以 5-MeO-DMT 為出發(fā)點，系統(tǒng)地研究了 5-MeO-色胺的構效關系（SAR），并揭示 5-HT1A 和 5-HT2A 的效力和選擇性的決定因素。
作為第一個結構變量，他們研究了不同胺修飾的影響，包括比較無環(huán)胺和環(huán)胺對 5-HT1A 和 5-HT2A 信號傳導的影響。結果發(fā)現(xiàn)，吡咯烷取代基將 5-HT1A 的效力提高了約 12 倍，但 5-HT2A 的效力降低了約 3 倍。作為第二個結構變量，他們測試了吲哚核的不同修飾。他們繪制了吲哚幾個位置的SAR圖，以研究5-MEO-DMT核心對5-HT1A強活性的特異性。結果表明，在 5-MeO-DMT的4位上引入氟修飾可導致5-HT1A的信號效力增加14倍，5-HT2A的效力降低3倍；
3.治療性藥物結合5-HT1A的結構解析
發(fā)揮治療作用的藥物與5-HT1A的結合結構又是怎樣的呢？5-HT1A是臨床使用的抗焦慮藥（Buspirone）和抗抑郁藥維拉唑酮的真正治療靶點。為了更好地了解 5-MeO-DMT 在處方藥背景下的分子藥理學，他們對（Buspirone）和維拉唑酮進行了結構和功能表征。
分析結果表明，維拉唑酮的吲哚核與正位結合口袋（OBP）結合，與 T121 形成氫鍵。然而，它的苯并呋喃甲酰胺基團向細胞外位點延伸，與 TM2 中的 Q975 形成氫鍵。此外，維拉唑酮的Piperazine部分比在其他化合物中觀察到的更靠近細胞外空間。相比之下，Buspirone呈現(xiàn)出一種不尋常的整體結合模式，即其阿扎吡烷-7,9-二酮基團不會向細胞外空間延伸，這與維拉唑酮的Piperazine取代基不同。他們還注意到，盡管維拉唑酮和Buspirone的化學支架不同，但它們在核心 OBP 中的位置相似，其芳香Piperazine取代基主要被 TM6 中的C9H13N穩(wěn)定。
4.5-MeO-DMT 衍生物的體內活性
上述的研究是在體外系統(tǒng)中進行的，那么5-MeO-DMT與5-HT1A的結合在體內是否發(fā)揮治療作用呢？基于小鼠模型，他們發(fā)現(xiàn)5-MEO-DMT 衍生物（4-F,5-MeO-PyrT）對 5-HT1A 具有高度的效力和選擇性，很容易進入大腦，并且在測試劑量下不會對 5-HT2A 起作用。
進一步的研究還發(fā)現(xiàn)，4-F,5-MeO-PyrT 可以改善社交失敗小鼠模型中的社交缺陷和快感缺乏癥，其方式與Ketamine和選擇性 5-羥色胺再攝取抑制劑相似。因此，5-HT1A 可能在 5-MeO -色胺的治療效果中起關鍵作用。
結語：
本研究通過解析5-HT1A的低溫電鏡結構、系統(tǒng)藥物化學反應、受體誘變和配體修飾以及小鼠行為來繪制5-MeO-DMT藥理學的分子基礎。5-MeO-DMT在5-HT1A和5-HT2A上的構效關系分析能夠表征5-HT1A 信號傳導效力、功效和選擇性的分子決定因素。此外，他們還發(fā)現(xiàn)，在社交失敗的動物中，5-HT1A選擇性5-MEO-DMT類似物具有抗焦慮和抗抑郁樣活性。因此，本研究揭示了5-HT1A結合致幻劑和治療藥物的分子基礎，而這可能有助于未來開發(fā)新的神經(jīng)、精神疾病藥物。
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