有些药物可以在几个小时甚至半个小时内就发挥作用，但是有些药物需要两周后才起效。后者比较典型的例子就是抗抑郁药物——选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRI）。
近日，美国Paul Greengard教授课题组最新研究成果以Article形式Emergence of 5-HT5A signaling in parvalbumin neurons mediates delayed antidepressant action发表在Molecular Psychiatry上，揭示了海马DG区小清蛋白（PV）中间能神经元参与SSRI延迟起效。
Paul Greengard教授
来源https://www.nobelprize.org/prizes/medicine/2000/greengard/facts/
Paul Greengard教授，1925年出生，美国生物医学家，因发现了多巴胺和一些其他脑内的物质在神经系统中的作用，成为2000年诺贝尔生理学-医学奖的获奖者之一。早前成名工作是研究cAMP等第二信号分子调控突触传递，蛋白质磷酸化和去磷酸化的功能研究。现任美国洛克菲勒大学分子与细胞神经科学实验室主任及教授。
SSRI通过抑制中枢神经系统突触前神经元对5-HT的再摄取，促进突触间5-HT的浓度，从而发挥抗抑郁作用。 海马DG区的分子网络、神经环路等参与上述作用。颗粒细胞是DG区的主要神经元类型，参与SSRIs的慢性起效过程（1）。
此外，表达在胆囊收缩素（CCK）抑制性中间神经元的上两种不同类型的5-羟色胺受体-5-HT1B和5-HT2A，参与SSRIs的急性和慢性起效过程。
目前研究发现PV中间神经元的激活可以促进新生颗粒细胞的存活和发育，而这个过程与SSRI慢性起效相关（2）。但是PV中间神经元是否直接参与上述延迟作用尚未知。
Paul Greengard教授利用翻译核糖体亲和纯化（TRAP）技术发现5-HT5A受体在海马PV中间神经元富集表达，但是在胆囊收缩素（CCK）抑制性中间神经元上表达量很少。
有意思的是，给与5-HT处理后的海马DG区PV中间神经元动作电位并未发生变化，只有在同时给与3周的SSRIs药物氟西汀后PV中间神经元动作电位发生变化，并且这种变化可以在条件性敲除5-HT5A受体后消失，也可被5-HT5A受体拮抗剂阻断。
简单的说，海马DG区PV中间神经元上5-HT5A受体一般是不起作用的（无功能），但是在慢性SSRIs治疗后有功能。
PV神经元的兴奋性受Kv3钾离子通道的调控，这些钾离子通道特异性高表达于神经元。慢性氟西汀治疗后海马DG 区PV中间神经元在给与5-HT处理后的Kv通道电流降低近50%，但是在未接受氟西汀治疗的小鼠和条件性敲除5-HT5A受体小鼠并未出现变化，这就表明慢性SSRIs治疗后激活PV中间神经元5-HT5A受体，进而抑制Kv3钾离子通道，最终抑制PV神经元放电。
研究人员Yotam Sagi博士通过实验发现给予慢性SSRIs治疗后海马DG区Kv3.1β磷酸化水平升高，此前研究就有报道蛋白激酶C（PKC）结合丝氨酸503磷酸化位点使Kv3.1β磷酸化导致神经元放电减少（3）。因此他推测解决如何引起Kv3.1β发生磷酸化可能会找到SSRIs药物慢性起效的真正原因。
进一步，他们发现激活5-HT5A受体后可降低细胞内cAMP（ cAMP为第二信使的信号通路，主要是通过cAMP激活的蛋白激酶A（PKA）所介导的）水平，并且抑制蛋白激酶A（PKA）活性。
那么，蛋白激酶A（PKA）活性的改变又是如何影响Kv3钾离子通道磷酸化水平？
Yotam Sagi博士解释说，蛋白激酶A活性下降后进一步抑制蛋白磷酸酶2A（PP2A）活性，而PP2A活性降低后就导致Kv3钾离子通道磷酸化升高(图1)。因此激活cAMP信号可以减弱Kv3.1β的磷酸化水平。
图1:急性和慢性SSRIs治疗后海马DG区PV中间能神经元上的信号通路变化情况
最后，Paul Greengard教授利用行为学实验发现慢性SSRIs治疗后可以明显降低野生型小鼠强迫游泳、悬尾试验中的不动时间，但是在条件性敲除5-HT5A受体小鼠中未发生这种变化。
更让人意外的是，单次急性给予SSRIs后均改变野生型小鼠和条件性敲除5-HT5A受体小鼠的抑郁样行为（图2）。
图2：急性和慢性SSRIs治疗后小鼠抑郁样行为表现
这就说明，5-HT5A受体只在慢性SSRIs治疗后被激活。此外，利用化学遗传学技术特定激活海马DG区PV中间神经元可延迟对慢性SSRIs治疗的响应过程。
总的来说，本文揭示了海马DG区PV中间神经元调控慢性SSRIs治疗延迟起效的作用。此外对抗抑郁作用机制的单胺假说做出了修正，Paul Greengard教授认为SSRIs以一种时间上而不是空间上协调的方式作用于不同的受体和细胞类型的反应，进而发挥抗抑郁作用。
参考文献：
1.Samuels BA, Anacker C, Hu A, Levinstein MR, Pickenhagen A,Tsetsenis T, et al. 5-HT1A receptors on mature dentate gyrus
granule cells are critical for the antidepressant response. Nat
Neurosci. 2015;18:1606–16
2.Song J, Sun J, Moss J, Wen Z, Sun GJ, Hsu D, et al. Parvalbumin interneurons mediate neuronal circuitry-neurogenesis coupling in the adult hippocampus. Nat Neurosci. 2013;16:1728–30
3.Song P, Kaczmarek LK. Modulation of Kv3.1b potassium channel phosphorylation in auditory neurons by conventional and novel protein kinase C isozymes. J Biol Chem. 2006;281:15582–91
作者信息
论文解析： 王果果
（brainnews创作团队成员）
校审/排版：Simon （brainnews编辑部）
题图：http://yalescientific.org
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