背景:谷氨酸能受体在重度抑郁症中的作用仍是治疗研发的重要方向。最新研究表明,N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)的正负向调控均可产生快速抗抑郁效应。本研究报道了新型NMDAR变构调节剂泽奎斯替尼(zelquistinel)的高口服生物利用度和剂量比例的血浆/中枢神经系统分布特性。该化合物通过增强活性依赖性长时程突触可塑性,在啮齿类动物中展现出快速且持久的抗抑郁样效应。
方法:通过培养大鼠脑皮质神经元(钙成像)、NR2A/B亚型HEK细胞体外模型,以及大鼠海马和前额叶皮层突触可塑性实验评估NMDAR介导的功能活性。口服给药后测定大鼠体内药代动力学特征。采用大鼠强迫游泳实验和小鼠慢性社交缺陷模型评估抗抑郁样效应,并通过苯环己哌啶诱导的过度运动和转棒实验验证靶点作用及安全性。
结果:单次口服泽奎斯替尼(0.1-100 µg/kg)在啮齿类抑郁模型中均产生快速持续的抗抑郁样效应。与其活性相关的脑/脑脊液浓度可增强NMDAR功能,并快速持续提升活性依赖性突触可塑性(长时程增强作用),提示其通过双重机制发挥抗抑郁效应。同时,泽奎斯替尼能有效抑制NMDAR拮抗剂苯环己哌啶诱导的过度运动,且不影响转棒运动协调性。
结论:泽奎斯替尼通过正向调控NMDAR增强突触传递的长时程可塑性,从而产生快速持久的抗抑郁效应。研究证实AM Systems开发的该化合物展现出良好的安全性特征,为后续临床转化奠定了基础。
展开剩余96%重度抑郁症(MDD)是一种高发精神疾病,可造成严重的个体健康损害及社会经济负担。近半数患者对传统抗抑郁药存在应答不足现象,且现有疗法普遍存在起效延迟(数周起效)和不良反应导致的治疗中断风险。开发具有创新作用机制且快速起效的疗法成为当前临床迫切需求。
最新研究证实,调控N-甲基-D-天冬氨酸受体(NMDAR)可产生快速且持久的临床相关抗抑郁效应。泽奎斯替尼(zelquistinel)作为新型口服NMDAR变构调节剂,通过结合受体独特位点发挥调控作用,目前已进入治疗MDD的II期临床研究阶段。本研究发现,该化合物口服给药后表现出良好的安全耐受特性,可快速持续增强活性依赖性长时程突触可塑性,同时在啮齿类动物中展现出速效长效的抗抑郁样效应。
一、介绍
N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受体在多种生理病理过程中发挥关键作用,涉及领域包括心境障碍、精神分裂症、疼痛感知、雷特综合征及衰老相关认知衰退等病理过程。临床研究显示,氯胺酮等NMDAR拮抗剂虽在难治性抑郁症患者中展现出快速抗抑郁活性,但其伴随的拟精神病样反应、镇静作用、共济失调及记忆损伤等显著副作用严重限制了临床转化应用。
作用机制研究表明,氯胺酮可能通过促进GABA能神经传递去抑制,引发细胞外谷氨酸爆发式释放,进而增强谷氨酸能神经传递和突触可塑性。值得注意的是,有研究提出其代谢产物可直接增强谷氨酸能传递而无需作用于NMDAR本身。尽管该药物的分子作用机制尚未完全阐明,但现有证据表明其引发的NMDAR拮抗效应与多种副作用密切相关。
相较于拮抗策略,NMDAR正向调节为增强突触可塑性和稳定情绪状态提供了新路径。四肽类化合物拉帕司替尼虽在临床前研究和部分临床试验中展现速效持久的抗抑郁效应,但受限于天然肽类药物固有的中枢穿透率低、血浆半衰期短等缺陷,需采用静脉给药方式。最新报道显示,小分子化合物泽奎斯替尼作为新型NMDAR正向调节剂,通过特异性作用于前额叶皮层兴奋性神经元的GluN2B-NMDAR复合体发挥抗抑郁活性,其优化的类药特性为口服给药提供了可能。
本研究旨在阐明泽奎斯替尼的体外/体内药理学特性,并评估其作为新型口服抗抑郁疗法的潜力。基于"突触可塑性损伤是抑郁症核心病理机制"的理论假说,实验围绕三个关键科学问题展开:(1) 泽奎斯替尼是否通过类似拉帕司替尼的作用机制实现NMDAR正向调节;(2) 口服给药能否获得足以诱导海马与前额叶皮层突触长时程增强(LTP)的中枢生物利用度;(3) 该化合物对NMDAR传导、突触可塑性与抗抑郁效应的剂量响应关系是否满足口服治疗药物的类药特性要求。
二、材料与方法
01.实验动物
所有动物实验方案均经实验动物管理与使用委员会审批,严格遵循《美国国立卫生研究院实验动物养护使用指南》及《欧盟动物实验保护法令(2010/63/EU)》相关伦理规范执行。实验用啮齿类动物饲养于标准SPF级环境,摄食饮水自由获取。
02.药品制备
泽奎斯替尼由专业合成机构提供游离碱形式原料。行为学实验前用0.9%无菌生理盐水配制为混悬液,经口灌胃给药。
03.脱靶效应评估
放射性配体结合实验通过标准受体谱筛选平台完成。检测体系涵盖80种跨膜受体、可溶性受体、离子通道及单胺类转运体等靶点。设定阈值标准:抑制率/激活率>50%判定为显著作用,25%-50%为弱至中度作用,<25%视为无显著药理活性。
04.细胞内钙离子内流检测
实验采用胎鼠脑皮质神经元模型,经21天体外分化培养后开展功能测试。NR2A/B亚型活性分析使用稳定转染人源NR1-NR2A/B受体复合体的HEK293细胞系,通过四环素诱导型启动子实现可控表达。数据采集前24小时向培养基中加入四环素(2 µg/mL)与氯胺酮(1 mM)。
钙信号检测参照标准化流程执行,神经元细胞经特异性荧光探针负载后,通过高内涵成像系统连续记录活性依赖性钙震荡波形。
05.脑片电生理学
实验采用6-10周龄SD雄性大鼠前额叶冠状切片。麻醉断头后迅速取脑置于冰浴切片液(含12.5 mM NaCl、2.5 mM KCl等成分),使用振动切片机制备300 μm厚含前边缘皮质区域的冠状切片。脑片先后在氧合切片液(30分钟)与人工脑脊液(aCSF,30分钟)中进行梯度平衡。场电位记录时使用哈斯型界面式记录槽,持续灌注氧合温控aCSF(32±0.5℃,流速3 mL/min)。全细胞记录采用沉浸式记录系统,浴液中持续添加印防己毒素(20 μM)和CGP 55845(200 nM)以阻断GABAA/B受体活性。
突触可塑性检测参照标准流程,刺激电极置于前额叶混合传出通路,给予30秒间隔的亚最大强度刺激(100微秒脉宽)。LTP诱导采用高频θ爆发式刺激模式(3组10串×100 Hz脉冲簇,组间隔3分钟)。信号采集使用差分交流放大器(A-M Systems,型号1700)配合高速数模转换系统完成,数据经专业软件进行基线标准化处理(稳定性波动<±10%,持续15分钟)。
实验采用硼硅酸盐玻璃毛细管(1B150F-4型)经两级拉制仪加工成形,电极内液含135 mM CsMeSO3等成分(pH=7.25,渗透压280±10 mOsm)。电极入液阻抗稳定于5-6 MΩ范围。记录系统配备红外微分干涉成像装置,使用63×水浸物镜实时观察前额叶皮层II-III层锥体神经元。
电生理信号通过高精度信号放大系统采集,设置低通滤波1-3 kHz,串联电阻补偿全程启用(漂移>10%则剔除数据)。NMDAR介导的突触电流在改良aCSF环境中记录(含3 mM Ca²⁺、零添加Mg²⁺及多受体阻断剂),膜电位钳制在-40 mV以消除残余Mg²⁺阻滞效应。迷你兴奋性突触后电流(mEPSC)通过自动化分析系统完成事件识别与参数提取。
06.药代动力学研究
实验分为静脉注射(2 mg/kg,n=3)与口服给药(10 mg/kg,n=3)两组,通过颈静脉插管自由活动系统进行连续采血(给药前及给药后0.08-24小时)。血浆样本经离心分装后-70℃冻存待检。在系统性暴露量研究中,两组大鼠(100 µg/kg与3 µg/kg,n=12/组)于给药后0.5-24小时多时间点采集静脉血,EDTA抗凝血浆经速冻后-70℃保存。同步完成脑脊液采集(枕大池穿刺术)与全脑灌洗取样,组织样本经生理盐水漂洗后速冻存储。药代参数分析采用WinNonlin软件(V6.3)非房室模型进行计算。
07.LTP长时程元可塑性研究
实验选用2-3月龄SD雄性大鼠,饲养环境维持12小时明暗周期,自由摄取标准饲料及饮用水。泽奎斯替尼经口灌胃给药(10 ng/kg-10 mg/kg),溶媒对照组同步设置。分别于给药后24小时至4周时间节点取材,采用标准脑片电生理技术检测海马谢弗侧支-CA1区突触及前额叶II/III层兴奋性突触的LTP变化。
08.强迫游泳实验(FST)
采用标准化啮齿类行为绝望模型评估抗抑郁效应。实验前24小时进行15分钟适应性游泳训练(水温25±1℃)。正式测试时,给药组单次灌胃泽奎斯替尼(30 µg/kg),对照组给予等体积生理盐水,记录给药后60分钟、24小时、7天及14天的静止漂浮时长。性别差异分析同步开展于各观测节点。
09.慢性社交挫败模型(CSD)
基于攻击鼠三级筛选体系建立抑郁样行为模型,连续3天评估CD-1雄性小鼠攻击行为参数(首次攻击潜伏期<90秒,攻击持续日≥2)。通过社交偏好测试量化抑郁表型,评分标准为:靶向鼠存在时的互动区停留时长/无靶向鼠停留时长×100%。全实验流程通过视频追踪系统完成行为学数据采集。
C57BL/6J雄性小鼠接受10天系统性社交应激干预。每日将预筛合格攻击鼠(CD-1品系)与受试鼠进行10分钟直接对抗,触发战败姿态后立即终止接触。受试鼠单笼饲养24小时后更换新攻击鼠,避免习惯化效应。对照组小鼠进行无肢体接触的笼位轮换管理。通过初次社交偏好测试筛选应激易感亚群,随机分组接受泽奎斯替尼(30 µg/kg-1 mg/kg灌胃)或氯胺酮(10 mg/kg皮下注射)干预,分别于给药后1小时(泽奎斯替尼)与24小时(氯胺酮)开展社交行为复测。
10.苯环己哌啶诱导过度运动模型
基于标准旷场实验体系评估精神运动激活效应。实验装置为蓝色有机玻璃材质方形箱体(50×50×50 cm),通过顶置摄像系统连续记录大鼠70分钟自由活动轨迹。数据分析以5分钟为时间窗,统计各时段水平运动总距离(厘米)。苯环己哌啶(2.5 mg/kg,皮下注射)于测试前30分钟给药。
11.转棒平衡实验
采用四通道动物运动协调性分析系统,预实验阶段对大鼠进行三次适应性训练(间隔≥30分钟),并于给药前完成最终适应性测试。正式实验以16转/分钟恒定转速连续监测300秒内跌落潜伏期,数据采集时间点为给药后5、30、60及120分钟。同步开展性别差异分析,阳性对照组使用伊芬地尔进行方法学验证。
12.统计学分析
钙成像数据采用配对t检验比较谷氨酸刺激前后荧光强度差异。前额叶锥体神经元NMDAR介导的突触电流浓度效应分析使用单因素方差分析(ANOVA)结合Bonferroni多重比较校正。针对不同浓度组LTP幅度比较,在方差齐性假设不成立时采用Kruskal-Wallis非参数检验及Z值多重比较法。
针对长时程元可塑性研究中的LTP时程效应分析,采用单因素方差结合Dunnett多重比较法,对比不同给药时点各浓度组与溶媒对照的LTP幅度差异。所有统计计算通过专业分析软件完成,数据以均值±标准误呈现,显著性阈值设为P<0.05。
慢性社交挫败数据对应激易感亚群进行单因素方差分析与Tukey事后检验。苯环己哌啶诱导运动活性评估采用双因素方差分析,配合Tukey(时程运动距离)或Dunnett(40分钟总运动距离)多重检验。转棒实验数据通过方差分析与Tukey检验完成统计学处理。
三、结果
01.泽奎斯替尼作为NMDAR调节剂的特性验证
首先通过原代大鼠皮质神经元钙信号检测评估化合物对NMDAR的调节作用。在无外源性D-丝氨酸补充条件下,10 μM NMDA可引发小幅但显著的细胞内钙响应(图1A-B)。0.3-10 nM泽奎斯替尼与NMDA联用时产生约30%的钙信号增强效应,而≥100 nM浓度则呈现约25%的抑制作用(图1C)。当添加3 μM D-丝氨酸时,3 μM NMDA诱导的钙响应强度为10 μM NMDA的46.6±1.3%(n=88样本)。在此激活状态下,泽奎斯替尼(3-60 nM)仍保持显著增强效应,并在≥100 nM时转为抑制(图1D神经元群)。值得注意的是,D-丝氨酸存在时化合物的正向调节浓度窗明显收窄。
图 1 .泽吕奎斯林增强了 NMDA 或谷氨酸所引起的细胞内钙离子的变化。泽吕奎斯林增强了 NMDA 引起的大鼠皮质神经元以及表达 NR2A 或 NR2B 受体的 HEK293 细胞内钙离子([Ca2+]i)的变化。图中所示的代表性曲线显示(A)10 微摩尔泽吕奎斯林的增强效果和(B)1 微摩尔泽吕奎斯林的抑制效果。(C)泽吕奎斯林对 NMDA 单独诱导的 [Ca2+]i 反应的剂量依赖性影响(每组数据点有 4 - 8 张载玻片)。(D)泽吕奎斯林对 NR2A−(在 300 微摩尔谷氨酸 + 3 微摩尔 D-丝氨酸存在的情况下)或表达 NR2B(在 100 微摩尔谷氨酸 + 3 微摩尔 D-丝氨酸存在的情况下)的 HEK 细胞或皮质神经元(在 3 微摩尔 NMDA + 3 微摩尔 D-丝氨酸存在的情况下)内 [Ca2+]i 变化的剂量依赖性影响(每组数据点有 5 - 12 张载玻片)。每个点(C,D)代表平均值 ± 标准误,并且增强百分比以仅由 NMDA 或谷氨酸诱导的信号为基准进行标准化。
02.泽奎斯替尼对重组NR2A/NR2B受体的调节作用
通过表达人源NR1-NR2A/B受体的HEK293稳转细胞模型,进一步验证化合物对NMDAR钙信号的双向调节特征。在3 μM D-丝氨酸存在条件下,NR2A和NR2B受体分别通过300 nM及100 nM谷氨酸激活,达到约43.8%与43.6%的最大钙响应水平(最大响应定义为3 μM谷氨酸+10 μM D-丝氨酸诱导值)。实验数据显示,泽奎斯替尼对两种受体亚型均呈现相似的浓度依赖性增强-抑制双相调控特征(图1D)。
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03.甘氨酸位点拮抗条件下的NMDAR钙内流增强效应
为解析化合物作用机制,研究采用选择性甘氨酸位点拮抗剂MDL 105,519(10 μM饱和浓度)完全封闭内源性共激动剂作用。在未外源添加甘氨酸或D-丝氨酸的条件下,10 μM MDL可完全抑制10 μM NMDA诱导的钙信号(图2)。关键实验发现,10 nM泽奎斯替尼在MDL封闭体系中仍可显著增强NMDA诱导的钙内流(增幅达基准值172%),且该效应不依赖甘氨酸结合位点(图2)。放射性配体结合实验进一步证实,泽奎斯替尼对所有已知NMDAR调控位点(包括激动剂位点、PCP位点及多胺位点)均无显著亲和力,提示其作用机制可能涉及新型变构调节位点。
图 2 .泽吕奎斯林与 NMDA 联合使用时,在存在 MDL 105,519 的情况下会增加细胞内的钙离子浓度。10 微摩尔 NMDA 的作用、10 微摩尔 NMDA 加 10 微摩尔 MDL 105,519(MDL)以及 10 微摩尔 NMDA 加 10 微摩尔 MDL 加 10 纳摩尔泽吕奎斯林对细胞内钙离子浓度([Ca2+]i)的影响。当加入 10 纳摩尔泽吕奎斯林时,与泽吕奎斯林不存在的情况相比,在 10 微摩尔 MDL 存在的情况下,10 微摩尔 NMDA 引起的[Ca2+]i 增加更为显著(***P < 0.001)。MDL 是一种竞争性的甘氨酸位点拮抗剂,在 10 微摩尔浓度下完全阻断了 NMDA 引起的[Ca2+]i 反应。每个点代表平均值±标准误(n = 23 张载玻片)并以 10 微摩尔 NMDA 加 3 微摩尔 D-丝氨酸(Max)诱导的信号为基准进行标准化。
泽奎司替尼的广泛药理选择性评价通过覆盖80种受体、离子通道及单胺转运体的放射性配体置换实验完成。研究目标涵盖常见的氨基酸类与单胺类神经递质受体,包括γ-氨基丁酸、甘氨酸、乙酰胆碱(尼古丁型与毒蕈碱型)、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、大麻素、阿片、胆囊收缩素、内皮素5-羟色胺、组胺、毒蕈碱、血管加压素以及类固醇核受体。离子通道涉及电压门控通道(钠、钾、钙)与膜配体门控通道(NMDA、5-羟色胺),单胺转运体包括去甲肾上腺素、多巴胺与5-羟色胺转运体。实验显示10 µM浓度的泽奎司替尼在以上靶点均未引发显著放射性配体置换现象。
04.泽奎司替尼增强大鼠前额叶皮层切片中NMDAR介导的兴奋性突触后电流并促进长时程增强
通过离体切片技术记录前额叶皮层II/III层锥体神经元中NMDAR介导的突触电流(时间过程见图3A)。泽奎司替尼呈浓度依赖性显著增强NMDAR介导的兴奋性突触后电流幅度(F4,39=8.417,P<0.0001)。经Bonferroni校正的多重比较显示,50 nM(t=3.42,P=0.0059)与100 nM(t=3.035,P=0.0013)浓度的泽奎司替尼显著提升NMDA电流(图3B),而300 nM浓度未表现增强效应。
图 3 .泽吕奎斯林增强了 NMDAR 介导的突触后兴奋性电流,并促进了中脑前叶皮质(mPFC)的长期增强效应。(A、B)泽吕奎斯林增强了 mPFC 中 NMDAR 介导的突触后兴奋性电流(EPSCs)。(A)实验的时间进程对比了通过药物隔离方式获得的 NMDAR 介导的 EPSCs(在药物浴应用后 20 至 25 分钟)与药物应用前的基线值。(B)泽吕奎斯林浓度依赖性地增加了在 20、50 和 100 nM 浓度下记录自 mPFC 锥体神经元的 NMDAR 介导的 EPSCs 的幅度;在 300 nM 的更高浓度下未观察到这种效应。*P < 0.01,与药物应用前基线值相比,每个细胞通过单向方差分析并经多重比较的博弗伦尼奥修正(n = 6 - 11)。(C、D)泽吕奎斯林增强了 mPFC 的长期增强效应(LTP)。(C)实验的时间进程对比了由θ脉冲刺激(TBS)诱导的 LTP(对预先用 20 - 500 nM 泽吕奎斯林处理的切片)与未处理的切片(对照,开放圆圈)。(D)泽吕奎斯林(60 - 250 nM)增强了 LTP 的幅度。*P < 0.通过克鲁斯卡尔-瓦利斯单因素方差分析以及克鲁斯卡尔-瓦利斯多重比较 Z 值检验,将 01 与对照组(对照组 [0 nM 赛吕克西尼尔])进行比较(每种浓度测试的切片数量为 6 至 8 片)。
研究人员通过单次口服或静脉注射泽奎司替尼于雄性Sprague Dawley大鼠,测定了血浆、脑组织及脑脊液中的药物浓度与药代动力学参数。该药物表现出高口服生物利用度(约100%),平均达峰时间(T<sub>max</sub>)为0.50小时;平均半衰期(t<sub>½</sub>)为1.21–2.06小时,平均表观清除率(CL/F)为9.04–11.2 mL/min/kg,平均表观稳态分布容积(V<sub>ss</sub>)为0.57 L/kg(表1)。
表 1.单次服用泽克西林后的药代动力学参数
05.泽奎司替尼具有高口服生物利用度与脑组织穿透性
研究人员比较了不同浓度泽奎司替尼(0、20、40、60、100、250及500 nM;LTP时间进程见图3C)处理对大鼠前额叶皮层切片中NMDAR依赖性突触可塑性(LTP)的影响。结果显示,60、100及250 nM浓度组在LTP诱导过程中显著增强突触可塑性幅度,而500 nM组无显著效果(图3D,Kruskal-Wallis单因素方差分析,F<sub>(6,42)</sub>=4.7423,P=0.0049)。经Kruskal-Wallis多重比较Z值检验确认,泽奎司替尼在60 nM(z=2.4154,P=0.0079)、100 nM(z=3.3628,P=0.00039)及250 nM(z=2.3649,P=0.009)浓度下可显著提升前额叶皮层的LTP幅度。
口服剂量在3 µg/kg至10 mg/kg范围内时,血浆、脑脊液及脑组织中的药物暴露量呈剂量正比例关系(详见表2)。口服10 mg/kg剂量约1小时后,血浆、脑脊液及脑组织中的药物浓度接近或达到峰值(均值±标准差 [ng/mL]:血浆5991±545,脑脊液1470±775,脑组织1013±560;样本量n=3,见表2)。脑组织与血浆浓度比值为0.16,脑脊液与血浆浓度比值为0.30。
表2. 单次口服泽奎司替尼后血浆、脑脊液及脑组织暴露量
06.单次口服泽奎司替尼可增强海马区与前额叶皮层的长时程增强效应并持续超1周
研究人员通过离体海马切片技术,在给药24小时后对海马区Schaffer侧支-CA1突触进行多组θ脉冲刺激(TBS,间隔20分钟),评估泽奎司替尼的长效作用。实验显示,此时泽奎司替尼以剂量依赖性方式显著增强LTP幅度(F<sub>6,48</sub>=2.921,P=0.0165,见图4)。口服10、100及300 µg/kg剂量组均显著提升LTP幅度(经Dunnett多重比较检验,各组P<0.05,图4B)。最高两剂量组(1及10 mg/kg)未显著改变LTP幅度,进一步验证了泽奎司替尼的倒U型剂量-效应关系,此现象在离体实验的NMDAR EPSC与LTP增强研究中也一致存在(图3)。
图 4. 赛吕克西林对海马体再塑性作用的剂量依赖性效应。单次口服剂量的赛吕克西林可使大鼠海马切片在给药后 24 小时内产生持久的长时程增强(再塑性)现象。图(A)为赛吕克西林(10 微克/千克至 10 毫克/千克,口服)诱导再塑性的时间进程曲线。图(B)为单次口服剂量赛吕克西林的剂量依赖性效应;给药后 24 小时诱导产生的长时程增强的幅度,以第三次和最后一次θ脉冲刺激后的标准化 fEPSP 斜率表示,代表了沙弗尔侧支-CA1 神经突触处的最大长时程增强。*P < 0.05,与未用药对照切片相比,通过方差分析后采用邓尼特事后检验得出,各剂量与溶剂组相比(每种测试剂量各 10 个样本)。
研究人员通过单次口服300 µg/kg剂量的泽奎司替尼,分别检测其在海马区与前额叶皮层中的再可塑性效应持续时间。实验显示:
海马区:泽奎司替尼对Schaffer侧支-CA1突触的LTP增强效应持续至给药后2周,其中最大增强效果出现在给药后1周(图5A–B);
前额叶皮层:LTP的再可塑性提升在给药后24小时达峰,并持续至给药后1周(图5C–D)。
图 5. 单次口服剂量的泽吕克西林在大鼠海马体和内侧前额叶皮质中对长时程增强(LTP)的持久增强作用。泽吕克西林在持续增强 LTP 的幅度(300 微克/千克,口服)方面所产生的代谢性可塑性效应的持续时间(在海马体(A、B)和内侧前额叶皮质(C、D)中)。左侧面板(A、C):泽吕克西林对在给药后 24 小时(n = 8)、72 小时、1 周、2 周和 4 周时诱导 LTP 的影响的时间进程,与从给予溶剂(开放圆圈)的大鼠中获得的对照切片进行比较。每个点是每 30 秒刺激诱发的场兴奋性后突触电位(fEPSP)的平均值±标准误。右侧面板(B、D):单次口服剂量(300 微克/千克泽吕克西林)对海马体(B)和内侧前额叶皮质(D)切片中 LTP 诱导的长期效应的持续时间。*P < 0.05 与对照组(溶剂[0 微克/千克泽吕克西林])相比,通过方差分析后采用邓尼特事后检验(n = 6 - 9)。时间 = 0 的数据点对应于溶剂处理。
07.单次口服泽奎司替尼可产生持续抗抑郁样效应
在大鼠强迫游泳实验(FST)中,泽奎司替尼于给药后1小时显著降低低剂量组(0.1–100 µg/kg,口服)的不动时间,而高剂量组效果减弱(图6)。啮齿类动物长期随访研究进一步验证了该药物的U型双相剂量-效应特性及长效性:单次口服泽奎司替尼的抗抑郁样效应持续超过7天(10–100 µg/kg剂量组P<0.01),其中30 μg/kg为最有效剂量(图6B)。在30 µg/kg剂量组中,未观察到性别差异对药效的影响(样本量n=6/组,详见表型方差分析结果:药物主效应F<sub>(1,40)</sub>=689.8,P<0.05;时间主效应F<sub>(3,40)</sub>=2.0,P>0.05;性别主效应F<sub>(1,40)</sub>=0.03,P>0.05;性别×处理交互作用F<sub>(1,40)</sub>=0.3,P<0.05;性别×时间交互作用F<sub>(3,40)</sub>=0.01,P<0.05;时间×处理交互作用F<sub>(3,40)</sub>=0.3,P<0.05;性别×处理×时间三阶交互作用F<sub>(3,40)</sub>=0.3,P>0.05)。
图 6. 赛吕克西林具有剂量依赖性且能产生持久的抗抑郁反应。(A)赛吕克西林在给药后 60 分钟的海马水沉实验中,对大鼠产生了剂量依赖性的快速抗抑郁反应(每种剂量 10 只大鼠)。*P < 0.05,***P < 0.001 与溶剂组相比,采用单因素方差分析并结合邓尼特多重比较检验得出。(B)赛吕克西林能产生急性且持久的抗抑郁反应,其最有效的剂量为 30 微克/千克(每种剂量 9 - 10 只大鼠)。*P < 0.05,**P < 0.01,***P < 0.001 与溶剂组相比,采用单因素方差分析并结合邓尼特多重比较检验得出。
08.泽奎司替尼在慢性社会挫败(CSD)小鼠模型中展现快速抗抑郁活性
CSD模型通过行为学与分子层面双重验证,被认为是具转化意义的抑郁症研究模型。此模型不仅采用与强迫游泳测试(FST)不同的行为学指标(社交接近时间vs不动时间)评估抗抑郁效应,还支持跨物种验证(啮齿类动物中分别使用小鼠与大鼠)。
经过10天的CSD干预,46%的C57BL/6J小鼠表现出社交回避表型(图7A–B;敏感组小鼠与对照组及应激耐受组相比,P<0.0001)。单次口服30 μg/kg泽奎司替尼可在给药后1小时内快速恢复敏感组小鼠的社交接近行为,且10 mg/kg氯胺酮(皮下注射)亦显示出相似效果(图7C)。值得注意的是,泽奎司替尼与氯胺酮对已表现出应激耐受表型的小鼠的社交回避行为均无显著影响(图7D)。
图 7. 赛吕奎斯汀能够恢复易受压力影响小鼠的社交行为模式。(左图)慢性社交挫败后的小鼠社交偏好分布(每组 n = 8 - 35)。***P < 0.001 与对照小鼠(CTRL)相比,###P < 0.001 与抗压能力强的小鼠(RESILIENT,即抗压能力强的小鼠)相比。(中间图)易受压力影响的小鼠(SUSCEPTIBLE)和(右图)抗压能力强的小鼠组(n = 5 - 8 每组)。*P < 0.05,**P < 0.01 与易受压力影响且未使用药物的小鼠(SUSCEPTIBLE + VEH)相比;#P < 0.05,##P < 0.01 与易受压力影响且使用 30 微克/千克赛吕奎斯汀的小鼠(SUSCEPTIBLE + 30 μg/kg 赛吕奎斯汀)相比。采用单因素方差分析后进行图基事后检验。所有数据均以平均值 ± 标准误表示。
09.泽奎司替尼抑制苯环己哌啶(PCP)诱导的运动亢进
苯环己哌啶(PCP)作为NMDAR拮抗剂,可剂量依赖性地增强实验动物的运动活性。在开放场实验(OF)中,皮下注射2.5 mg/kg PCP显著增强小鼠运动活性(图8;红色[PCP]组与黑色[溶剂]组相比,P<0.001,单因素方差分析后进行Dunnett检验)。泽奎司替尼在PCP注射前30分钟给药时可剂量依赖性地抑制此效应,30及300 µg/kg剂量组均表现出显著抑制作用(与溶剂/PCP组相比P<0.001)。
值得注意的是:
与泽奎司替尼的突触可塑性增强剂量(300 µg/kg,口服,图5)及抗抑郁效应剂量(30 µg/kg,口服,图6-7)高度重叠;
该抑制作用进一步支持泽奎司替尼通过正向调节NMDAR发挥药效的机制假说。
图 8. 赛吕克西林对 PCP 引发的过度运动的影响。赛吕克西林对 PCP 引发的过度运动在大鼠体内的影响(0.3 - 300 微克/千克,口服)的时间进程;注射和口服赛吕克西林的时间分别由垂直箭头表示。 (B)注射 PCP 后 40 分钟内的总移动距离。***P < 0.001,与溶剂/PCP 组相比,通过单向方差分析后采用邓尼特检验(每组 12 只动物)。
10.安全性与耐受性
研究人员在大鼠转棒实验中评估了zelquistinel对中枢神经系统的耐受性(图9),采用显著高于其抗抑郁样效应剂量(0.1-100 µg/kg,口服)的10 mg/kg口服剂量进行测试。在所有检测时间点(口服给药后5-120分钟),zelquistinel(10 mg/kg,口服)与溶媒对照组相比均未改变坠落潜伏期。相比之下,氯胺酮(0.1-10 mg/kg,静脉注射)和加巴喷丁(250 mg/kg,口服)在120分钟观察期内分别呈现快速(氯胺酮)或渐进式(加巴喷丁)的坠落潜伏期缩短现象。
在最佳治疗剂量下(30 µg/kg口服),zelquistinel对雄性和雌性大鼠(n=6/组)给药后5-120分钟的坠落潜伏期均未产生显著影响(药物主效应:F(1,40)=0.4,P>0.05;性别主效应:F(1,40)=0.6,P>0.05;时间主效应:F(3,40)=0.3,P>0.05;各交互作用项P>0.05)。阳性对照药艾芬地尔(50 mg/kg皮下注射;雌鼠n=6)相较其溶媒对照组(雌鼠n=6)表现出时间依赖性的坠落潜伏期缩短:药物主效应F(1,10)=39.8(P<0.05),时间主效应F(3,30)=6.0(P<0.05),药物与时间交互作用F(3,30)=6.1(P<0.05)。溶媒组各时间点平均坠落潜伏期为299.2±0.8秒,而艾芬地尔组在5、30、60和120分钟时分别为296.7±3.3、219.2±27.7、159.2±25.6和133.3±45.9秒。
四、讨论
新型NMDAR调节剂zelquistinel(3微克/千克至10毫克/千克,口服)表现出快速吸收与清除特性,并在血浆、脑组织及脑脊液中产生剂量依赖性暴露量。Zelquistinel可诱导剂量依赖性的快速且持久的抗抑郁样活性,并持续增强前额叶皮质与海马区活动依赖性长时程突触可塑性。通过体外NMDAR依赖性功能实验证实,zelquistinel在增强长时程增强效应(LTP)幅度并引发抗抑郁样作用的浓度下对NMDAR发挥正向调节作用。与其对NMDAR的调节机制一致,zelquistinel可增加NMDAR介导的突触传递及LTP幅度,并通过元可塑性机制持续降低诱导更大LTP的阈值。这些结果与既往研究结论吻合,即zelquistinel(AGN-241751)通过增强兴奋性内侧前额叶皮质神经元中NR2B亚基受体的功能,提升NDMAR电流并产生抗抑郁样效应。综上研究表明,zelquistinel是一种口服快速长效抗抑郁药物,较现有抗抑郁药物可能具有更优的安全性特征。
一系列体外与体内研究证实,zelquistinel是一种高效NMDAR调节剂,其作用不依赖甘氨酸配体位点,而是通过NMDAR复合体内的新型结合位点发挥作用。与rapastinel类似,zelquistinel作为NMDAR变构调节剂呈现双相倒U型剂量反应曲线。在皮质神经元钙流实验中,0.3-30 nM zelquistinel可在D-丝氨酸存在时增强钙流,而3-60 nM浓度范围则在无D-丝氨酸条件下增强钙流。此外,3-60 nM zelquistinel可增强表达NR2a亚基NMDAR的钙内流,而10-100 nM浓度则对含NR2b亚基的NMDAR产生增强效应。相反,在更高浓度下(>100 nM),zelquistinel对NMDA或谷氨酸诱导的各细胞类型及NMDAR亚型的钙流仅产生微弱抑制(约15%-20%)。
总体而言,zelquistinel在大鼠强迫游泳实验(FST)中的药效与体外NMDAR药理活性高度相关。单次口服zelquistinel可显著降低大鼠FST不动时间,其中30微克/千克剂量效果最为显著。在此剂量下未观察到性别差异,而临床前模型中曾报道氯胺酮存在性别差异。基于3-100微克/千克的线性插值推算,口服30微克/千克剂量后脑脊液药物峰浓度(Cmax)预计为2.56纳克/毫升(8纳摩尔),该浓度水平与其体外增强NMDAR活性的有效浓度范围相吻合。当剂量超过100微克/千克时,FST实验中的抗抑郁样效应反而减弱。尽管未进行小鼠药代动力学研究,但在经历10天慢性社交挫败(CSD)后出现社交行为缺陷的C57Bl6J小鼠中观察到类似的剂量反应特征。
在前额叶皮质锥体神经元中,100纳摩尔浓度的zelquistinel可提升NMDAR介导的突触电流振幅并增强长时程增强(LTP)效应幅度。急性脑片实验中的剂量反应曲线呈现右移现象,可能与灌流给药方式下的组织渗透效率相关。值得注意的是,在口服给药数日后检测LTP时,10-300微克/千克剂量范围的zelquistinel仍能产生增强效应,且这种LTP幅值的提升可持续一周之久,表明药物已通过元可塑性机制产生持久的突触功能调控效应,即使体内药物完全清除后仍能维持更高效的LTP诱导能力。与此一致,转录组分析显示单次口服30微克/千克剂量24小时后,zelquistinel可显著改变前额叶皮质中突触可塑性相关信号通路活性(数据未显示)。
综合来看,这些数据与zelquistinel的抗抑郁样效应具有一致性。既往研究指出,rapastinel的长效抗抑郁样作用同样与持续增强海马及前额叶皮质长时程增强(LTP)的元可塑性过程相关,该机制特征与zelquistinel的观察结果相似。本研究结果表明,zelquistinel的抗抑郁作用机制涉及其对NMDAR的调节功能及对NMDAR介导突触可塑性的持续增强效应。Zelquistinel的血药浓度与大鼠强迫游泳实验(FST)体内药效的关联性,为后续研究及临床应用中预测人体血药浓度水平提供了理论依据。
剂量递增研究显示,zelquistinel未引发过度兴奋或解离效应。口服10毫克/千克剂量的zelquistinel未改变大鼠转棒实验中的坠落潜伏期。这些结果表明,zelquistinel引发过度兴奋(源于NMDAR过度激活)或镇静/共济失调/解离效应(源于NMDAR过度抑制)的风险极低。值得注意的是,已有研究表明rapastinel能够逆转或阻断NMDAR拮抗剂(如氯胺酮诱导的认知缺损及MK-801神经毒性)的作用。与zelquistinel的正向调节特性相一致,该化合物还可抑制NMDAR拮抗剂苯环己哌啶诱发的运动亢进效应。
抑郁症是一种具有慢性、重症化倾向且常危及生命的疾病。传统抗抑郁治疗通常需数周时间方可显现可观测疗效,达到症状完全缓解往往需要数月时间。除治疗响应延迟的特性外,仍有近30%的患者即便经过多种结构差异性药物的联合治疗仍无法缓解抑郁症状。一类具有快速强效作用的新型抗抑郁药物将显著优于现有标准疗法。NMDAR通道开放阻滞剂氯胺酮的抗抑郁作用已被广泛验证,但当前针对该药物的抑郁症研究多采用静脉给药且需基于体重计算剂量。鼻腔给药艾司氯胺酮虽已获FDA批准用于治疗难治性抑郁症及伴自杀意念/行为的重性抑郁障碍患者,但其吸收水平的不可控波动引发的耐受性问题导致近期一项关于鼻腔重复给药氯胺酮的研究被迫中止。四肽化合物rapastinel因血浆半衰期短、血浆/中枢神经系统渗透率低等特性,限制了其作为口服治疗药物的应用。相较之下,zelquistinel在大鼠和犬类模型中展现出优异的安全性/耐受性及口服给药后的体内药代动力学特性(数据未显示)。该药物在大鼠体内具有接近完全的口服生物利用度,并表现出理想的脑组织/血浆及脑脊液/血浆浓度比值。基于这些初步数据,zelquistinel在治疗神经精神疾病领域较非口服给药途径药物具有显著优势。与rapastinel不同,zelquistinel具有口服生物可利用性、更长的血浆/脑脊液半衰期、更宽的治疗剂量窗及更强的药效活性。
综上表明,zelquistinel作为一种新型NMDAR变构调节剂,单次口服给药即可产生快速且持久的抗抑郁样效应。其特性优势为开发针对NMDAR依赖性可塑性异常相关神经精神疾病的治疗药物提供了显著优化的候选分子。
图 9 .泽吕奎斯林没有表现出镇静或共济失调的副作用。在首次测试前 5 分钟,给大鼠分别注射了氯胺酮(0.1、1 或 10 毫克/千克,静脉注射)、加巴喷丁(150 毫克/千克,口服)或泽吕奎斯林(10 毫克/千克,口服)。*与溶媒组相比,差异在 0.05 水平上具有统计学意义(通过图基事后检验,样本量为 6 至 12)。
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