低剂量用于麻醉的药物氯氨酮具有快速抗抑郁作用，主流观点认为它通过拮抗非竞争性和亚型非选择性活动依赖性N-甲基-D天冬氨酸（ NMDA ）受体发挥作用。氯胺酮在大脑中具有多种代谢产物，其中(2R,6R)-羟基去甲氯胺酮（HNK）和(2S,6S)-HNK是最主要的代谢物。(2R,6R)-HNK可促进AMPA受体活性，并直接与酪氨酸激酶受体TrkB结合，但(2S,6S)-HNK几乎没有上述作用。
2024年2月京都大学Shusaku Uchida团队在Neuron杂志上发表文章揭示了氯胺酮代谢产物(2S,6S)-HNK发挥长效抗抑郁作用的分子和细胞机制。
1、(2S,6S)-HNK具有更强效抗抑郁作用
连续接受5天的悬尾实验后C57小鼠腹腔单次注射20mg/kg (2S,6S)-HNK可显著降低不动时间，并可持续3天，但注射(2R,6R)-HNK并不影响不动时间。(2S,6S)-HNK和(2R,6R)-HNK均能显著改善慢性社交挫败应激诱发的社交障碍和快感缺失等抑郁行为。(2S,6S)-HNK可显著、长期改善慢性应激引起BALB/c小鼠的抑郁行为（改善社交障碍的作用可持续4周，改善快感缺失可持续2周），但(2R,6R)-HNK的抗抑郁作用并不表现出类似的强效抗抑郁作用。
图1：(2S,6S)-HNK具有更强效抗抑郁作用
2、aPVT兴奋性神经元活性维持(2S,6S)-HNK持续抗抑郁作用
为检测大脑不同脑区对(2S,6S)-HNK和(2R,6R)-HNK响应的差异，通过c-Fos免疫荧光实验将激活的神经元分为三类；两种代谢均激活的脑区内侧前额叶皮层、伏隔核、中央杏仁核(CeA)等脑区， (2S,6S)-HNK激活、但(2R,6R)-HNK不激活的脑区终纹床核、腹侧海马CA3、丘脑室旁核的前部（aPVT）；(2R,6R)-HNK激活、但(2S,6S)-HNK不激活的脑区前扣带皮层、压后扣带皮层、背侧海马CA1、外侧缰核、基底外侧杏仁核(BLA)等脑区。
慢性应激可引起aPVT和丘脑室旁核的后部（pPVT）神经元活性降低，(2S,6S)-HNK仅能增加aPVT神经元活性，不影响pPVT神经元活性，(2R,6R)-HNK并不能激活aPVT神经元活性。进一步的免疫荧光实验发现(2S,6S)-HNK激活aPVT神经元主要是兴奋性神经元。特异性诱导aPVT兴奋性神经元凋亡后(2S,6S)-HNK也能发挥抗抑郁作用，但这种作用在3天后消失，是非持续性的、短期的。
化学遗传学慢性激活aPVT兴奋性神经元在1天、3天、7天后均能降低接受5天悬尾实验应激小鼠的不动时间，但在急性1小时并不发挥上述作用。接受(2S,6S)-HNK注射后可在1小时、1天、3天、7天后均能发挥抗抑郁作用，在慢性抑制aPVT兴奋性神经元可阻断(2S,6S)-HNK持续抗抑郁作用，但不影响其急性抗抑郁作用。
图2、 aPVT兴奋性神经元活性维持(2S,6S)-HNK持续抗抑郁作用
3、(2S,6S)-HNK持续抗抑郁作用的分子机制
研究人员通过单细胞测序发现慢性应激可引起aPVT神经元506个差异性表达基因的变化，其中(2S,6S)-HNK可影响其中385个基因的表达。数据分析发现SUZ12和EZH2可能是这些基因表达的上游转录调控因子。SUZ12和EZH2作为多梳抑制复合体2(PRC2)的核心亚基,可催化组蛋白H3赖氨酸27（H3K27me3）的三甲基化,沉默靶基因，而组蛋白去甲基化酶KDM6作为H3K27me3组蛋白去甲基化酶，可促进靶基因的激活。
慢性应激可降低aPVT神经元H3K27me3的表达，2S,6S)-HNK注射可增加其在神经元上的表达。病毒工具特异性敲低aPVT脑区的EZH2后H3K27me3表达也降低，同时减弱社交行为、降低糖水消耗，过表达EZH2可逆转慢性应激诱发的抑郁样行为。特异性敲低aPVT区域KDM6蛋白水平后可阻断慢性应激介导的H3K27me3去甲基化作用，改善抑郁样行为。过表达aPVT区域KDM6蛋白水平后可减弱社交行为，降低糖水偏好消耗。
在慢性应激和(2S,6S)-HNK治疗影响aPVT神经元显著表达的基因中，编码G蛋白b3基因Gnb3与抑郁症密切相关。过表达aPVT区域Gnb3蛋白水平后可减弱社交行为，降低糖水偏好消耗，沉默该蛋白表达可缓解慢性应激诱发的抑郁样行为。慢性应激可显著降低Gnb3基因的H3K27me3水平，(2S,6S)-HNK 治疗可阻断这个过程。此外，过表达KDM6蛋白可促进Gnb3 mRNA水平的升高，EZH2 激活后可降低Gnb3 mRNA水平，表明EZH2和KDM6通过调控Gnb3基因表达参与(2S,6S)-HNK持续抗抑郁作用。
图3：(2S,6S)-HNK发挥抗抑郁作用的机制图
总结：本文揭示了氯胺酮代谢产物(2S,6S)-HNK通过激活aPVT脑区兴奋性神经元，通过EZH2增加Gnb3基因的H3K27me3水平抑制其表达，发挥持续抗抑郁作用。
