摘要
δ阿片受体 (DOR) 一直是治疗抑郁症和某些疼痛疾病的研究焦点。不幸的是,DOR激动剂向临床的转化具有挑战性,部分原因在于高剂量时其易诱发惊厥。DOR可被变构调节的发现,为开发新型化合物开辟了可能性,这些化合物或许能够产生部分积极治疗效应,其作用方式包括:作为独立治疗增强内源性阿片肽的作用,或作为“节省”剂允许使用更低剂量的DOR激动剂,从而降低诱发惊厥的风险。BMS-986187是一种DOR的正向变构调节剂 (PAM)。BMS-986187在抑郁和疼痛相关的行为效应尚未被研究。本研究中,研究人员在强迫游泳测试、抗伤害感受和抗异常性疼痛效应以及诱发惊厥倾向方面,考察了BMS-986187对DOR介导的抗抑郁样效应的影响。BMS-986187 (1 mg/kg) 单独给药时显示出抗抑郁样效应,但未引发惊厥。BMS-986187 (10 mg/kg) 还能增强标准DOR激动剂SNC80的抗伤害感受和抗异常性疼痛效应,而对SNC80介导的惊厥仅有极微弱的影响。结果表明,开发DOR的正向变构调节剂可用于疼痛和/或抑郁症的管理。
研究背景与目的
δ阿片受体 (Delta Opioid Receptor, DOR) 是治疗抑郁症和疼痛障碍的一个有前景的靶点。临床前研究表明,DOR激动剂能在多种体内模型中产生显著的抗抑郁样行为,并在化学刺激或炎症反应后的疼痛超敏模型中具有抗伤害感受作用。与μ阿片受体 (MOR) 激动剂相比,DOR激动剂不具备奖赏效应和呼吸抑制等不良作用。然而,许多DOR激动剂在较高剂量下会引起短暂、非致命的惊厥,这一副作用严重阻碍了其临床转化。尽管已有一些DOR激动剂(如KNT-127、ADL-5859、AZD-2327等)在临床前或临床试验中显示出不诱发惊厥或抗抑郁/镇痛潜力,但其疗效在临床终点往往未能达到预期。
因此,寻找能够分离DOR有益治疗效应(抗抑郁、镇痛)与其不良惊厥副作用的新策略至关重要。一种替代方法是利用DOR的正向变构调节剂 (Positive Allosteric Modulator, PAM)。PAM不直接占据受体的内源性配体结合位点(正位位点),而是通过结合受体的变构位点来增强内源性配体或正位激动剂的效应。理论上,PAM可以增强内源性阿片肽在生理或病理状态下的作用,实现“按需”增强信号,或允许使用更低剂量的外源性激动剂,从而可能实现治疗效应与惊厥效应的分离。BMS-986187是一种基于呫吨二酮结构的DOR PAM (DOR-PAM),在体外对DOR具有良好选择性。本研究旨在探索BMS-986187在抑郁样和疼痛样行为中的作用,特别是在单独给药以及与经典DOR激动剂SNC80联用时,是否能在产生治疗效应的同时避免或减少惊厥的发生。本论文发表于《The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics》。
关键技术方法
本研究主要运用了以下几类关键技术方法:
1. 分子药理学实验 :采用GTPγ35 S放射性配体结合实验,检测BMS-986187对小鼠脑组织匀浆中SNC80刺激G蛋白激活的增强效应,以证实其在天然组织中的PAM活性。
2. 行为学实验 :
• 抑郁样行为评估 :采用强迫游泳实验,评价BMS-986187和SNC80对小鼠不动时间的影响,以反映抗抑郁样活性。
• 疼痛样行为评估 :采用三种模型:(i) 醋酸扭体实验(化学刺激痛);(ii) 硝酸甘油诱导的热痛觉过敏实验(偏头痛相关痛);(iii) 角叉菜胶诱导的触觉超敏实验(炎性痛)。评估BMS-986187单独或与SNC80联用时的镇痛和抗异常性疼痛效果。
• 惊厥行为评估 :观察并记录BMS-986187和SNC80单独或联合给药后小鼠的惊厥行为,并使用改良的Racine量表进行评分。同时,测试了BMS-986187对惊厥剂戊四氮 (PTZ) 作用的影响。
3. 遗传与药理学验证 :利用DOR基因敲除 (KO) 小鼠、MOR基因敲除小鼠、β-抑制蛋白-2 (Arrestin-2) 基因敲除小鼠以及DOR/MOR野生型同窝小鼠,结合选择性DOR拮抗剂纳曲吲哚 (NTI) 和不可逆MOR拮抗剂β-富马纳曲胺 (β-FNA),验证BMS-986187行为学效应的受体机制和信号通路特异性。
4. 内源性阿片系统相互作用实验 :通过将无效剂量的BMS-986187或SNC80与脑啡肽酶抑制剂RB101(可提高内源性脑啡肽水平)联用,探究BMS-986187的抗抑郁样效应是否通过增强内源性阿片肽信号实现。
研究结果
3.1. BMS-986187增强小鼠脑匀浆中的DOR激活
GTPγ35 S结合实验证实,1 μM BMS-986187能使SNC80在小鼠脑匀浆中刺激G蛋白激活的效力提高约20倍(EC50 从25.3 nM降至1.3 nM),且不改变最大反应,验证了其在天然组织中的DOR PAM活性。
3.2. BMS-986187在强迫游泳实验中的抗抑郁样效应
BMS-986187和SNC80均能剂量依赖性地减少小鼠在强迫游泳实验中的不动时间,呈现U型量效关系。BMS-986187在1 mg/kg时达到最大效应,与3.2 mg/kg SNC80效应相当。两者在给药后30、60、120分钟均能持续产生显著抗抑郁样效应。
3.3. 内源性阿片肽在BMS-986187抗抑郁样效应中的作用
单独无效剂量的BMS-986187 (0.1 mg/kg) 与脑啡肽酶抑制剂RB101联用时,产生了显著的抗抑郁样效应,而同等条件的SNC80与RB101联用则无此增强效应。这表明BMS-986187的抗抑郁样作用源于其增强了内源性阿片肽(在强迫游泳应激状态下释放)在DOR处的信号。
3.4. BMS-986187抗抑郁样效应中的DOR作用
选择性DOR拮抗剂NTI能剂量依赖性地拮抗BMS-986187 (1 mg/kg) 减少不动时间的作用。在DOR纯合敲除小鼠中,BMS-986187完全丧失了抗抑郁样活性,而在DOR杂合敲除小鼠中其效应与野生型相当。这些结果证实BMS-986187的行为学效应严格依赖于DOR。
3.5. MOR不参与BMS-986187的抗抑郁样效应
在MOR纯合敲除小鼠中,BMS-986187 (1 mg/kg) 仍能产生与野生型同窝小鼠相当的抗抑郁样效应,表明MOR不参与此效应。然而,较高剂量BMS-986187 (3.2, 10 mg/kg) 时出现的U型曲线上升支(效应减弱)可被不可逆MOR拮抗剂β-FNA预处理所阻断,提示高剂量下BMS-986187可能通过其较弱的MOR PAM活性,增强了内源性阿片肽在MOR的作用,从而部分抵消了DOR介导的抗抑郁效应。
3.6. BMS-986187对伤害感受行为的影响
• 醋酸扭体实验 :BMS-986187 (10 mg/kg) 单独给药无镇痛作用,但能显著增强SNC80减少扭体次数的效应。
• 硝酸甘油诱导的痛觉过敏 :BMS-986187单独给药不能逆转痛觉过敏,但与SNC80联用时,能使SNC80对抗痛觉过敏的效力提高约3倍。
• 角叉菜胶诱导的炎性痛 :BMS-986187单独给药不能缓解触觉超敏,但能增强最高测试剂量SNC80的抗异常性疼痛效果。
3.7. BMS-986187对惊厥行为的影响
• BMS-986187在高达10 mg/kg(抗抑郁有效剂量的10倍)的剂量下单独给药不诱发惊厥。
• SNC80则呈剂量依赖性诱发惊厥,32 mg/kg时100%小鼠惊厥。
• BMS-986187 (10 mg/kg) 对SNC80的惊厥效应影响很小,仅在SNC80 10 mg/kg时使惊厥小鼠比例从6/7微升至7/7,对更低或更高剂量SNC80的惊厥无显著影响。
• 与惊厥剂PTZ (32 mg/kg) 联用,BMS-986187仅使1/7小鼠惊厥,而PTZ使SNC80诱发惊厥的效力提高了30倍(1 mg/kg SNC80即可使>80%小鼠惊厥)。
• 在对SNC80诱导惊厥更敏感的β-抑制蛋白-2敲除小鼠中,BMS-986187单独不诱发惊厥,也不增强SNC80的惊厥效应。
讨论与结论总结
讨论部分核心要点 :
1. 作用机制 :BMS-986187在强迫游泳实验中的抗抑郁样效应并非源于其微弱的“ago-PAM”(兼具激动活性的PAM)活性,而主要是通过增强应激状态下释放的内源性阿片肽(如脑啡肽)在DOR的信号传导实现的。其效应严格依赖于DOR,与MOR无关。
2. 治疗效应与惊厥效应的分离 :BMS-986187能产生与SNC80强度相当的抗抑郁样效应,并能显著增强SNC80的镇痛/抗痛觉过敏效果,但自身不诱发惊厥,对SNC80惊厥效应的增强也极其有限。这实现了DOR调节中治疗效应与惊厥不良效应的显著分离。
3. 潜在解释 :这种分离可能源于多种因素:(i) 不同行为学效应(如抗抑郁 vs. 镇痛 vs. 惊厥)对DOR信号“效能”的要求不同,强迫游泳实验所需效能较低,可能更容易被PAM增强的内源性肽信号满足;(ii) BMS-986187可能偏向于激活G蛋白通路(与抗抑郁、镇痛相关),而非β-抑制蛋白通路(可能与惊厥相关);(iii) BMS-986187对κ阿片受体 (KOR) 的PAM活性可能产生潜在的抗惊厥作用,抵消了可能的致惊厥倾向。
4. 研究局限与展望 :本研究仅使用了强迫游泳实验和几种急性/炎性痛模型,未来需在更广泛的抑郁和慢性痛模型(如偏头痛)中验证。研究未针对性别差异设计足够样本量。BMS-986187本身并非理想药物候选分子(分子量大、脂溶性高、溶解性差、对MOR/KOR也有活性)。然而,随着BMS-986187及其类似物与DOR复合物晶体结构的解析,为设计更具选择性、类药性更好的DOR PAMs铺平了道路,有望开发出更安全有效的抗抑郁和/或镇痛新药。
研究结论 (根据原文翻译):
研究人员已证明,BMS-986187可在不诱发惊厥的情况下,在小鼠强迫游泳实验中产生抗抑郁样效应。此外,BMS-986187能增强正位DOR激动剂SNC80的抗伤害感受、抗痛觉过敏和抗抑郁样效应,而不会显著增强SNC80诱发惊厥的能力。虽然研究人员未能展示这些行为之间剂量分离的程度,但可以预见,对于那些不表现出明显致惊厥样效应的DOR激动剂,这种安全范围将会更大。
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