氯胺酮抗抑郁新机制：精准调控伏隔核 D1-MSNs 突触功能改善快感缺失

《Neuron》：Ketamine rescues anhedonia by cell-type- and input-specific adaptations in the nucleus accumbens

氯胺酮可通过调节伏隔核（NAc）D1 - 中等棘状神经元（D1-MSNs）突触功能，有效改善应激诱导的快感缺失。

　　氯胺酮抗抑郁新机制：精准调控伏隔核 D1-MSNs 突触功能改善快感缺失

抑郁症是严重的公共卫生问题，传统药物治疗存在响应率低、起效慢等局限。氯胺酮作为一种快速且持续有效的抗抑郁药，尤其对传统治疗无效的重度抑郁症患者有显著疗效，但其作用机制尚不完全清楚。本文通过一系列实验，深入探究了氯胺酮在抗抑郁过程中，特别是在改善快感缺失症状方面的神经机制，为开发更有效的抗抑郁药物提供了重要依据。

一、研究背景
抑郁症发病率高，给社会和个人带来沉重负担。目前的药物治疗效果不佳，而氯胺酮作为一种非竞争性 N - 甲基 - D - 天冬氨酸（NMDA）谷氨酸受体拮抗剂，能增强 α - 氨基 - 3 - 羟基 - 5 - 甲基 - 4 - 异恶唑丙酸受体（AMPAR）介导的兴奋性突触传递，在治疗难治性抑郁症方面表现出独特优势，单次亚麻醉剂量即可在数小时内发挥抗抑郁作用，且效果可持续数天。

快感缺失是抑郁症的常见症状，表现为对以往愉悦活动的兴趣或愉悦感降低。在小鼠实验中，慢性应激可诱导类似人类抑郁症的快感缺失行为，而氯胺酮能有效缓解这一症状。伏隔核（NAc）是大脑奖赏回路的关键组成部分，主要包含表达 D1 或 D2 多巴胺受体的 GABA 能中等棘状神经元（MSNs），即 D1 - MSNs 和 D2 - MSNs。NAc 在奖赏和动机行为中起重要作用，且对慢性应激敏感，其 MSN 生理和功能在慢性应激后会发生亚型特异性变化。临床研究发现，抑郁症患者的 NAc 活动改变，而氯胺酮治疗后可使相关脑区的功能连接正常化，但氯胺酮通过作用于 NAc 对抗快感缺失的具体细胞和突触机制尚不明确。

二、实验方法

1. 动物模型与处理：选用成年雄性和雌性小鼠，包括野生型 C57/BL6J、Ai14、Drd1a - tdTomato、A2a - Cre、D1 - cre 等品系。通过皮下植入皮质酮（CORT） pellets 或进行慢性束缚应激（CRS）诱导小鼠产生类似抑郁的快感缺失行为。给予小鼠腹腔注射氯胺酮（10mg/kg）或生理盐水，部分实验还使用了药物急性限制拴系（DART）技术、光遗传学和化学遗传学方法对特定神经元或神经通路进行操控。
2. 行为学测试：采用蔗糖偏好测试、三室社交性测试和蔗糖自我给药程序评估小鼠的快感缺失和动机行为。在蔗糖偏好测试中，测量小鼠对蔗糖溶液的偏好程度；三室社交性测试观察小鼠与陌生同伴互动的时间；蔗糖自我给药程序通过渐进比率（PR）强化时间表分析小鼠为获取蔗糖奖励而付出努力的动机变化。
3. 电生理记录：制备包含 NAc 的脑片，进行全细胞膜片钳记录，测量 AMPAR 介导的自发兴奋性突触后电流（sEPSCs）、AMPAR/NMDAR 比率等指标，以评估突触功能。在部分实验中，还通过替换细胞外溶液中的离子来分析量子释放事件，判断突触可塑性的变化位点。
4. 病毒注射与操作：利用立体定位手术向小鼠脑内特定区域注射腺相关病毒（AAV），如表达通道视紫红质的病毒用于光遗传学实验，表达 HA - hM4D（Gi）的病毒用于化学遗传学实验，以及用于 DART 技术的相关病毒等，以实现对特定神经元或神经通路的精准调控。

三、实验结果

1. 氯胺酮缓解应激诱导的快感缺失：慢性 CORT 处理的小鼠在蔗糖偏好测试和三室社交性测试中表现出明显的快感缺失行为，如蔗糖偏好比率降低、与社交目标互动时间减少。给予氯胺酮后，这些行为得到显著改善。在蔗糖自我给药实验中，慢性应激导致小鼠获取蔗糖奖励的动机下降，而氯胺酮能有效恢复这一动机。此外，慢性束缚应激（CRS）诱导的小鼠也呈现出类似的快感缺失表型，且同样能被氯胺酮逆转，且各组小鼠在基线运动活性水平上无差异。
2. 增强 AMPAR 介导的 D1 - MSNs 突触传递对氯胺酮抗快感缺失效应的必要性：慢性 CORT 处理后，D1 - MSNs 中 AMPAR 介导的 sEPSCs 幅度和频率显著降低，而 D2 - MSNs 未受影响。氯胺酮能特异性地恢复 D1 - MSNs 中 AMPAR sEPSCs 的幅度和频率，同时增加 AMPAR/NMDAR 比率，且这种增强作用在给药 1 小时后即可出现，24 小时时仍显著。利用 DART 技术选择性阻断 D1 - MSNs 中氯胺酮触发的 AMPAR 持续可塑性，可显著削弱氯胺酮对快感缺失行为的改善作用，表明增强 AMPAR 介导的 D1 - MSNs 突触强度是氯胺酮缓解应激诱导快感缺失的必要条件。
3. 增强 AMPAR 介导的 D1 - MSNs 突触传递对氯胺酮抗快感缺失效应的充分性：通过在 D1 - MSNs 中表达光激活的 Rac1（PA - Rac1），利用蓝光刺激可增强 AMPAR 介导的突触传递。实验结果显示，蓝光刺激 PA - Rac1 表达的 D1 - MSNs 能显著改善慢性应激小鼠的快感缺失行为，在蔗糖偏好测试、三室社交性测试和蔗糖自我给药实验中的表现均得到明显提升，这表明在 NAc D1 - MSNs 中增强 AMPAR 介导的传递足以挽救慢性应激诱导的快感缺失。
4. 氯胺酮挽救 D1 - MSNs 在特定单突触输入处的应激诱导突触缺陷：研究发现，慢性 CORT 暴露导致内侧前额叶皮层（mPFC）和腹侧海马体（VH）到 NAc D1 - MSNs 的突触强度减弱，而氯胺酮能显著增强这些突触的强度。通过分析量子释放事件发现，mPFC 到 NAc D1 - MSNs 的突触可塑性变化主要发生在突触后，而 VH 到 NAc D1 - MSNs 的突触可塑性变化涉及突触后效能改变和可能的连接数量增加。此外，其他脑区如室旁核（PVT）、基底外侧杏仁核（BLA）和腹侧被盖区（VTA）到 NAc D1 - MSNs 的突触强度不受 CORT 暴露和氯胺酮处理的影响。
5. 特定输入对氯胺酮挽救应激诱导快感缺失的调控作用：利用化学遗传学方法抑制 mPFC 或 VH 到 NAc 的信息传递，发现这足以消除氯胺酮对 CORT 诱导快感缺失的挽救作用。进一步分析发现，抑制 VH - NAc 通路会影响小鼠获取奖励和参与社交活动的起始行为，而抑制 mPFC - NAc 通路主要影响任务参与的持续性。这表明 mPFC 和 VH - NAc 通路在氯胺酮的抗快感缺失效应中均至关重要，但对不同的享乐行为成分发挥不同的控制作用。

四、讨论
本研究揭示了氯胺酮通过作用于 NAc D1 - MSNs 的突触机制来挽救应激诱导的快感缺失。在应激状态下，氯胺酮特异性地增强 D1 - MSNs 中 AMPAR 介导的突触传递，这一过程在不同状态（应激与非应激）下存在差异，在非应激小鼠中，氯胺酮可增强 D1 - MSNs 和 D2 - MSNs 的突触效能，而在应激小鼠中仅对 D1 - MSNs 起作用，凸显了状态依赖性在氯胺酮诱导的行为相关突触可塑性中的关键作用。

从进化角度来看，mPFC 和 VH - NAc 通路在控制享乐行为的不同方面发挥独特作用，这进一步支持了价值和基于努力的决策存在多个平行和分层系统的观点。在临床应用中，本研究结果提示，功能连接和形态计量数据分析有望作为抗抑郁治疗结果的生物标志物。虽然氯胺酮和选择性 5 - 羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）在改善快感缺失和调节海马 - NAc D1 - MSNs 突触强度方面存在相似之处，但两者作用的时间尺度完全不同，氯胺酮能在数小时内引发突触适应和行为改善，而 SSRIs 需要长期给药。

目前，氯胺酮诱导的神经适应的详细分子机制仍有待确定，其引发的可塑性是否与经典的突触可塑性（如长时程增强）或稳态突触缩放共享属性和分子通路尚不清楚。一种可能是，氯胺酮在 NAc 中触发的神经适应代表了一种新型的稳态可塑性，可精细调节突触强度，恢复到应激前水平，同时不显著干扰突触输入信息的存储或认知功能。

总之，本研究不仅增进了对氯胺酮抗抑郁作用机制的理解，还为开发针对以快感缺失为核心症状的神经精神疾病的新型治疗策略提供了重要的理论基础。未来研究可进一步探索氯胺酮触发的神经适应在行为和突触水平的长期影响，以及如何通过靶向特定的细胞和分子机制，开发更安全、有效的治疗方法。