毒扁豆碱通过α7烟碱型乙酰胆碱受体调控海马GABA能神经传递的机制研究

《Neuropharmacology》：Physostigmine modulates hippocampal GABAergic neurotransmission via α7 nicotinic acetylcholine receptors

本研究针对抑郁症中胆碱能系统亢进与GABA能传递紊乱的关联，探讨毒扁豆碱（一种乙酰胆碱酯酶抑制剂）如何通过α7烟碱型乙酰胆碱受体（α7 nAChR）调控海马GABA能突触传递。研究人员通过电压钳技术发现，毒扁豆碱作为Ⅰ型正向变构调节剂增强α7 nAChR活性，进而提高海马CA1区辐射层中间神经元的自发抑制性突触后电流（sIPSCs）频率，而抗抑郁药氟西汀可逆转该效应。该研究揭示了α7 nAChR在胆碱能-GABA能交叉对话中的关键作用，为抑郁症的病理机制及治疗靶点提供了新见解。

　　

海马体作为学习、记忆和情绪调节的关键脑区，其内部神经环路的精细调控一直是神经科学研究的焦点。其中，GABA能抑制性神经元通过释放γ-氨基丁酸（GABA）维持神经网络的兴奋/抑制平衡，而烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）作为配体门控离子通道，可通过调节神经递质释放参与突触可塑性调节。值得注意的是，α7 nAChR亚型在海马中高度表达，且与认知障碍、阿尔茨海默病及抑郁症等病理状态密切相关。近年来，胆碱能-肾上腺素能假说提出：胆碱能系统功能亢进可能驱动抑郁症状发生，而乙酰胆碱酯酶抑制剂毒扁豆碱因能提升乙酰胆碱水平，在临床和动物模型中均被报道可诱发抑郁样行为。然而，毒扁豆碱对海马GABA能神经传递的具体作用机制，尤其是其是否通过α7 nAChR介导这一过程，尚不明确。为此，墨西哥国立自治大学的研究团队在《Neuropharmacology》上发表论文，系统揭示了毒扁豆碱通过调控α7 nAChR影响海马GABA能传递的分子机制。

本研究主要采用离体脑片膜片钳技术，通过对15-21日龄Sprague Dawley大鼠海马CA1区神经元进行全细胞记录，重点分析了毒扁豆碱及氟西汀对自发抑制性突触后电流（sIPSCs）和微小抑制性突触后电流（mIPSCs）的影响。实验中通过添加CNQX和APV阻断谷氨酸能传递，并利用选择性拮抗剂（如甲基牛扁亭MLA靶向α7 nAChR）明确受体亚型作用。

3.1. 毒扁豆碱增强海马中间神经元的sIPSCs

研究人员首先通过动作电位发放频率区分海马CA1区辐射层中间神经元（高频放电）和锥体神经元（低频放电）。电压钳记录显示，20 μM毒扁豆碱可显著提高中间神经元sIPSCs的频率（从1.4±0.3 Hz增至4.4±1.4 Hz），但不改变其振幅或动力学特征（如上升时间、衰减时间常数），表明毒扁豆碱通过突触前机制增强GABA释放。

3.2. 毒扁豆碱的作用依赖nAChR激活

非选择性nAChR拮抗剂美加明可完全逆转毒扁豆碱对sIPSCs频率的增强效应，而毒扁豆碱局部灌流未引发直接离子电流，排除其作为nAChR激动剂的可能性。进一步实验发现，选择性α4β2 nAChR拮抗剂二氢-β- erythroidine无逆转作用，但α7 nAChR拮抗剂MLA能完全阻断毒扁豆碱的效应，提示α7亚型为关键靶点。

3.3. 毒扁豆碱作为α7 nAChR的正向变构调节剂

通过胆碱（α7 nAChR选择性激动剂）局部灌流实验，团队发现毒扁豆碱可增强胆碱诱导的电流幅度（增至对照的1.56倍），且不改变电流衰减动力学。该增效作用可被MLA完全抑制，证实毒扁豆碱以Ⅰ型正向变构调节剂（不影响受体脱敏）的方式增强α7 nAChR功能。

3.4. 氟西汀通过抑制α7 nAChR逆转毒扁豆碱效应

抗抑郁药氟西汀（10 μM）不仅能逆转毒扁豆碱对中间神经元sIPSCs频率的增强作用，还可抑制毒扁豆碱增效的胆碱电流。值得注意的是，单独使用MLA即可降低sIPSCs基础频率，且氟西汀在MLA存在时无附加效应，说明α7 nAChR存在内源性胆碱能张力，而氟西汀通过抑制该通路发挥作用。

3.5. 毒扁豆碱在锥体神经元中的相反效应

在CA1区锥体神经元中，毒扁豆碱反而降低sIPSCs频率，该现象可被氟西汀逆转。结合mIPSCs记录结果（毒扁豆碱仅增强中间神经元的mIPSCs频率），研究推测毒扁豆碱可能通过激活stratum oriens-lacunosum-moleculare（OLM）中间神经元上的α7 nAChR，间接抑制辐射层中间神经元，最终导致锥体神经元脱抑制。

结论与意义

本研究首次明确毒扁豆碱作为α7 nAChR的Ⅰ型正向变构调节剂，通过增强内源性胆碱能张力下的α7 nAChR活性，进而调控海马GABA能神经传递。氟西汀则通过抑制α7 nAChR逆转毒扁豆碱的促抑郁样效应。这一发现不仅深化了对胆碱能-GABA能环路在抑郁症中相互作用的理解，还为靶向α7 nAChR的抗抑郁药物研发提供了理论依据。此外，研究揭示了海马内部不同神经元亚群对同一药物的响应差异，突显了神经环路调控的复杂性，为未来针对特定神经元类型的精准治疗策略开辟了新方向。