通過環磷酸腺苷信號通路治療焦慮癥的研究進展

朱春輝（寧波市鎮海龍賽醫院藥劑科，浙江寧波 315200）

焦慮癥以持續性緊張、擔心、恐懼或發作性驚恐為特征，伴有自主神經系統癥狀和運動不安等行為，常可導致嚴重的功能障礙，其研究機制主要集中在神經遞質及相應受體方面，具體的細胞內信號通路尚未被明確[1]。越來越多的行為學和藥理學研究顯示，焦慮的調節是通過細胞內第二信使環磷酸腺苷（cAMP）進行的，且cAMP的產生及轉化受各種酶類的影響。本文擬以“Anxiety”“Cyclic adenosine monophosphate”“Adenylate cyclase”“Phosphodiesterase”“Protein kinase A”等為關鍵詞，組 合 檢 索2000－2014 年PubMed、ScienceDirect、Springer 等數據庫的相關文獻。結果共查閱到文獻236 篇，其中有效文獻33篇。現就近年來國內外通過第二信使cAMP通路治療焦慮癥的相關研究進展進行綜述。

1 腺苷酸環化酶

腺苷酸環化酶（AC）能夠將三磷酸腺苷（ATP）轉變成cAMP，引起細胞的信號應答。傳統cAMP信號通路研究目標主要集中于細胞膜受體，近年來也有以AC為靶目標的研究報道[2]。哺乳動物中已發現9 種AC 跨膜亞型（AC1～AC9）[3]。AC主要分兩類：一種是被鈣離子（Ca2+）/鈣調蛋白激活，主要分布于腦組織；另一種由鳥苷酸結合蛋白即G 蛋白家族中的Gs蛋白介導，這類AC 分布廣泛，且活性能被G 蛋白家族中的Gi蛋白抑制。

1.1 Ca2+調節的AC

Ca2+調節的AC亞型是cAMP和神經元活動的重要組成部分，主要與精神疾病相關[4]。Ca2+刺激的AC 亞型包括AC1 和AC8，海馬齒狀回和大腦皮層中含有豐富的AC1，下丘腦中則富含AC8。Ca2+濃度抑制的AC 亞型為AC5，主要在紋狀體中表達[5]。

Schaefer ML 等[6]通過胚胎干細胞同源重組技術培育的AC8基因敲除小鼠，其腦部海馬、丘腦、腦干等部位Ca2+刺激的AC活性下降，高架十字迷宮（EPM）和曠場（Open field）實驗顯示，基因敲除小鼠能調節重復應激所導致的焦慮。研究顯示，AC8 基因敲除小鼠的海馬CA1 區長時程抑制（LTD）損害，且該腦區壓力誘導的cAMP 反應元件結合蛋白（CREB）轉錄因子的磷酸化作用減弱，導致海馬依賴的認知缺陷，應對壓力時的焦慮減少[7]。Krishnan V等[8]用新異環境測試AC5基因敲除和AC1/8 雙基因敲除小鼠的自主活動性，發現兩者呈相反趨勢，雄性AC5基因敲除小鼠較正常小鼠的自主活動性高，且在高架開臂區的活動時間及明暗箱中光亮區域活動時間明顯增加，而AC1/8雙基因敲除小鼠在這幾項指標上均未見有顯著性差異，表明AC5基因敲除小鼠有明顯的抗焦慮樣作用。

以上研究結果表明，AC5基因與焦慮密切相關，AC8基因與長期應激導致的焦慮有關。敲除小鼠Ca2+調節的AC基因顯示了較強的抗焦慮作用，提示抗焦慮樣作用可能與Ca2+調節的AC活性下降有關，推測細胞內cAMP水平可能呈下降趨勢。

1.2 G蛋白調節的AC

現已發現，除心房鈉尿肽（ANP）受體外，所有已克隆的神經肽受體都屬于G蛋白偶聯受體。促腎上腺皮質激素釋放因子/激素（CRF/CRH）在下丘腦-垂體-腎上腺皮質（HPA）軸中起神經調質作用，與焦慮、壓力調節有密切關系，杏仁核是其主要表達位點之一[9]。CRF 系統長期過度活躍會導致諸如焦慮等與壓力相關的情緒紊亂[10]。

小鼠體內已發現CRH1 和CRH2 兩種受體，其中CRH1 受體在垂體前葉、新皮層、海馬、杏仁核等腦區高度表達。研究發現，Crhr1（loxP/loxP）Camk2a-cre 基因敲除小鼠的CRH1 受體功能缺失能增強小鼠探尋活動且減少焦慮相關行為[11]。CRH1/CRF1受體是Gs蛋白偶聯受體，在HEK293細胞內高度表達，通過作用于AC生成cAMP，并激活蛋白激酶A（PKA）[12]。Gilligan PJ等[13]發現，DMP904能拮抗HEK293細胞中CRF1受體偶聯的AC活性，在最小口服有效劑量（0.3 mg/kg）下就能觀察到最大藥效，提示DMP904可能成為一個副作用更低的新型抗焦慮藥。

松弛肽受體（RXFPs）是G 蛋白偶聯受體，RXFP3 mRNA在人腦黑質、垂體、海馬、杏仁核等中樞神經系統中高度表達[14]。RXFP3 激動藥Relaxin-3 類似神經遞質能被釋放至突觸間隙，從而參與應激反應的調節。大鼠束縛應激時第四腦室附近的腦橋背蓋中央灰質中Relaxin-3 mRNA 表達增加，進一步研究發現，約70%表達Relaxin-3的神經元通過側腦室的CRF 來誘導即早基因（c-Fos）表達，提示表達Relaxin-3 的神經元可能是通過CRF1受體來調節壓力[15]。RXFP3拮抗藥INSL5能抑制大鼠腦內的AC活性進而抑制cAMP積聚。這種抑制作用是通過Gi/o蛋白產生，提示Relaxin-3/RXFP3系統可能是體內調節壓力和焦慮的重要系統，RXFP3可能成為抗焦慮藥的潛在靶點[16]。

有文獻報道，5-羥色胺（5-HT）1A 受體激動藥在各種經典焦慮行為實驗如Vogel飲水沖突、Gellar-Seifter沖突、EPM等實驗中顯示抗焦慮樣作用，而拮抗藥能阻滯這種作用。CSP-2503是5-HT1受體激動藥，能減少小鼠下丘腦5-HT神經元的活性及大鼠中縫核細胞的電生理活性，阻滯毛喉素增強的人5-HT1A 受體轉染海拉細胞的AC 活性，大鼠明暗箱和社會交互實驗顯示抗焦慮樣作用[17]。研究顯示，5-HT1A 受體與Gi/o 蛋白偶聯，激活后能抑制AC 活性[18]。因此，5-HT1A 受體激動藥能減少cAMP的形成，抑制PKA介導的磷酸化[19]。Dell’Osso L 等[20]研究22 位健康人和22 位焦慮驚恐障礙患者時發現，焦慮驚恐障礙患者血小板中的5-HT 抑制AC 能力顯著減弱，通過給予帕羅西汀1個月治療后發現接近正常水平。研究提示患者血小板中5-HT抑制AC的能力減弱，且5-HT響應能力減弱與其受體偶聯的G蛋白能力減弱有關。

Bellido I 等[21]證實，大鼠5-HT 神經元上的甘丙肽可調節5-HT 遞質傳遞，并緩解焦慮相關神經障礙。中縫背核（DRN）中5-HT 神經元的活性主要是通過5-HT1A 自受體抑制AC 活性和激活內流的K+離子通道調節，甘丙肽受體1（GalR1）信號通過機制完全相同，其調節大鼠中縫背核5-HT神經元活性通過GalR1 受體/自受體進行[22]。甘丙肽受體1 也是G 蛋白偶聯受體，激活后通過Gi 蛋白抑制AC 活性，降低cAMP 水平。甘丙肽受體3基因敲除小鼠也表現出焦慮癥狀[23]。

P 物質（SP）及其受體NK1 選擇性激動藥SarMet-SP 注射到小鼠內側核和中央核中，EPM 實驗顯示出焦慮樣作用[24]。正常小鼠EPM 實驗顯示，NK1 受體拮抗藥RP67580 具有抗焦慮樣作用，對NK1 受體基因敲除小鼠無明顯作用[25]。這些研究提示，P物質NK1受體可能參與了焦慮的形成，該受體可能成為抗焦慮藥研制的另一潛在靶點。

CRF1/CRH1 受體和RXFP3 拮抗藥均能抑制AC 活性，產生抗焦慮樣作用，推測與胞內cAMP 水平下降相關。甘丙肽、SP 等激動藥或拮抗藥的抗焦慮作用可能是通過激動5-HT1A受體、抑制AC、降低cAMP 水平產生。綜合這些研究發現，神經肽受體因其與G 蛋白偶聯，故而與AC 的活性密切相關，可能成為抗焦慮藥研究的新靶點。

2 磷酸二酯酶

磷酸二酯酶（PDE）具有降解細胞內cAMP 或環磷酸鳥苷（cGMP）的功能，從而終結這些第二信使所轉導的生化作用。咯利普蘭是PDE4 專屬性抑制劑。Li YF 等[26]研究發現，小鼠長期腹腔注射咯利普蘭能增加海馬和前額皮層的cAMP 和cAMP反應元件結合蛋白的磷酸化作用（pCREB）水平，增加溴脫氧尿苷（BrdU）陽性細胞在海馬齒狀回的表達，產生抗抑郁和抗焦慮樣作用；而對增生細胞有毒性的甲基氧化偶氮甲醇（MAM）能逆轉這種作用，并部分阻滯咯利普蘭的抗焦慮作用；停止給予MAM后咯利普蘭又能增加海馬的pCREB，重新表現抗抑郁和抗焦慮樣作用。也有研究發現，PDE4 抑制劑GSK356278 可能會是一種比咯利普蘭更優秀的藥物，能有效治療焦慮癥和改善大腦認知的功能[27]。

這些研究結果表明，PDE4抑制劑抗焦慮作用至少部分是通過海馬的神經性活動增加細胞內cAMP水平來實現的。

3 cAMP依賴的蛋白激酶A

一般認為，cAMP的生理功能是通過cAMP依賴的蛋白激酶A（PKA）來介導的，PKA 激活后促使靶蛋白磷酸化產生效應。最近也有研究發現，cAMP通過環磷酸腺苷活化的交換蛋白（Epac）激活有絲分裂激酶（MAPK）信號轉導通路產生作用。

Tardito D 等[28]采用Western Blot、免疫染色和計算機輔助成像技術研究驚恐障礙（PD）和PKA信號的關系，分析了24例PD患者和24例健康志愿者的PKA調節亞單位R（RⅠ、RⅡ）、催化亞單位C和Rap1蛋白的水平，結果發現PD患者血小板中RⅠ和C亞基水平明顯高于正常組，RⅡ亞基水平未見改變，免疫標記Rap1 兩組未見顯著差異。Rap1 蛋白屬于小分子G 蛋白Ras家族，主要通過其效應子影響胞外信號調節激酶（ERK）通路，即Ras/MAPK信號通路來介導跨膜信息傳遞。這一研究表明與焦慮癥有關的可能是cAMP信號途徑而非MAPK信號轉導通路。

β3 腎上腺素受體（β3-AR）是Gs 蛋白偶聯受體，在靶細胞通過cAMP-PKA信號級聯產生作用[29]。傳統觀點認為，β腎上腺素受體激動與焦慮有關；最近研究發現，選擇性激動β3-AR能產生與地西泮相似水平的抗焦慮作用[30]。β3-AR 激動藥BRL37344 能增強基底外側杏仁核中LPCS（Lateral Paracapsular）細胞γ-氨基丁酸（GABA）能突觸的抑制性突觸后電流（eIPSCs）。Silberman Y 等[31]采用全細胞膜片鉗技術在電極液中加入PKA拮抗藥Rp-cAMPS，胞內透析能阻滯這種作用，提示β3-AR 對LPCS 細胞GABA 能突觸抑制性增強作用依賴cAMP機制介導。

Misra K 等[32]研究酒精攝入和焦慮樣行為大鼠的伏核（NAc）PKA信號通路時發現，在伏核殼注射Rp-cAMP，EPM實驗并未發現對焦慮樣行為的調節作用。降低大鼠伏核殼的PKA功能可能與焦慮行為無關。而Pandey SC等[33]研究發現，酒精偏好大鼠具有更高的基線焦慮水平，在中央杏仁核（CeA）注射PKA 激動藥Sp-cAMP 可減少其酒精攝入和焦慮樣行為，同時增加CeA中CREB表達；而在非酒精偏好的大鼠CeA注射PKA抑制劑Rp-cAMP，會激發焦慮樣行為和增加大鼠的酒精攝入。

綜上，PKA 激動藥產生抗焦慮行為可能與某些腦區相關。與AC研究不同的是，PKA激動藥產生抗焦慮作用是增加了某些腦區的cAMP水平，與PDEs抑制劑類似。

4 結語

焦慮癥的發病機制目前尚不清楚，其遞質假說也未被完全揭示，細胞內第二信使的研究比較零散。筆者針對其中一條胞內信號途徑——cAMP途徑查閱文獻，發現抗焦慮作用實驗研究的靶點主要側重于AC；主要采取基因敲除技術、受體激動藥或拮抗藥阻滯cAMP信號轉導的方法。到目前為止，焦慮癥產生的胞內信號途徑還未被明確，且研究部位的各種神經元之間cAMP 水平存在一定差異，但從研究情況來看，似乎也能推測出一些規律，如5-HT1A受體激動藥的抗焦慮作用可能是通過抑制AC、降低胞內cAMP水平而產生的，某些神經肽類受體激動藥或拮抗藥的抗焦慮作用也可能通過此途徑產生。PDEs 抑制劑和PKA 激動藥的抗焦慮作用則可能是通過增加特定腦區內的cAMP水平來實現的。隨著研究深入，焦慮癥的第二信使途徑也正逐漸引起重視，希望其研究的深入開展有助于早日攻克焦慮癥。

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