介导氯氮平增强感觉运动门控的分子机制

探究精神分裂症治疗新机制：p11 蛋白在氯氮平调节感觉运动门控中的关键作用

　　

来自卡罗林斯卡学院（Karolinska Institute）等机构的研究人员在《Neuropsychopharmacology》期刊上发表了题为 “A molecular mechanism mediating clozapine - enhanced sensorimotor gating” 的论文。该研究揭示了 p11 蛋白在氯氮平调节感觉运动门控（sensorimotor gating，SMG）中的关键作用，为理解精神分裂症的病理机制以及开发更有效的治疗方法提供了新的视角，在精神疾病研究领域具有重要意义。

一、研究背景

精神分裂症是一种严重的精神障碍，全球约有 2000 万人受其影响。与普通人群相比，成年精神分裂症患者中焦虑和抑郁障碍的患病率显著更高。精神分裂症和重度抑郁症的发病机制是多因素的，两者在神经影像学上的一个共同特征是海马体（HIP）体积减小和功能障碍。

第一代抗精神病药物通过拮抗多巴胺（DA）D2 受体发挥疗效，虽能缓解阳性症状，但常引发锥体外系症状和高泌乳素血症等副作用。氯氮平的出现改变了精神分裂症的治疗格局，它成为新一代非典型抗精神病药物的原型，对精神分裂症的阳性和抑郁症状均有效，且能避免一些传统药物的副作用，不过其使用受粒细胞缺乏症风险的限制。后续开发的非典型抗精神病药物，如利培酮、奥氮平和阿立哌唑等，作用于更广泛的受体系统，但它们疗效的确切分子机制仍不明确。

感觉运动门控（SMG）的评估是一种在啮齿动物和人类模型中都使用的转化范式，可用于评估与精神分裂症相关的缺陷，并且对非典型抗精神病药物的药理作用敏感。前脉冲抑制（PPI）是 SMG 的一个关键衡量指标，PPI 缺陷是精神分裂症的一个标志性特征，在焦虑和抑郁患者中也有报道。一些针对多种 G 蛋白偶联受体（GPCR）的非典型抗精神病药物可以使 PPI 缺陷正常化 。

衔接蛋白 p11 在 GPCR 信号传导中发挥作用，与动物模型中的重度抑郁症和焦虑症有关。p11 影响 5 - HT1BR、5 - HT1DR、5 - HT4R 和 mGluR5 等受体的膜定位，且单胺能药物会增强其表达。鉴于非典型抗精神病药物的抗抑郁增效作用，研究人员假设 p11 可能是介导针对多种 GPCR 的非典型抗精神病药物对 PPI 影响的分子枢纽。

二、研究材料与方法

（一）实验动物

使用 p11 基因敲除（p11 - KO）小鼠和血清素转运体条件性 p11 基因敲除（Sert - cp11KO）小鼠，实验小鼠为 5 - 6 个月大（用于多动实验）和 3 - 4 个月大（用于 PPI 实验）的雄性和雌性小鼠。小鼠饲养在特定环境中，遵循 12 小时光照 / 黑暗周期，自由获取食物和水，实验在光照期进行。所有实验均获得当地伦理委员会批准，并符合相关动物实验规范。

（二）实验药物

实验使用的药物包括氟哌啶醇、利培酮、氯氮平、MK - 801 等，均溶解在特定溶剂中，通过腹腔注射给药，注射体积为 10 ml/kg。

（三）实验方法

1. 前脉冲抑制（PPI）实验：使用惊吓反应测试箱，小鼠先在测试室适应 30 分钟，注射抗精神病药物 30 分钟后放入惊吓箱。实验中给予不同强度的前脉冲和 120 dB 的声脉冲，持续 18 分钟。部分实验在给予 MK - 801 诱导 PPI 破坏后，测试抗精神病药物恢复 PPI 的能力。

2. 旷场实验（OFT）：用于研究 MK - 801 诱导的多动，小鼠在旷场测试区域内，由天花板摄像头记录其活动。在给予 MK - 801 前 15 分钟进行预处理，之后立即将小鼠放入旷场，记录 60 分钟内的活动情况。

3. 磁共振成像（MRI）：对灌注固定的小鼠头部使用 9.4 T 布鲁克 BioSpec 94/20 扫描仪进行离体 MRI，采用特定的图像处理工具进行分析。

4. 荧光原位杂交：对新鲜冷冻、固定后的脑切片进行 RNAscope ZZ 探针杂交，检测 p11 和 Tph2 mRNA。

5. 高效液相色谱（HPLC）：用于分析不同脑区中 5 - HT、DA 及其代谢物的水平。

6. 功能性超声（fUS）：使用超快复合多普勒成像技术获取多普勒血管图像，在特定脑区扫描 60 分钟，记录药物处理前后的功能连接变化。

（四）统计分析

行为实验数据采用 Student's 非配对 t 检验、双向重复测量方差分析（rmANOVA）等方法进行统计分析，fUS 时间进程数据通过 Pearson 相关性比较，MRI 数据使用基于张量的形态计量学（TBM）评估基因型对区域脑体积的影响。

三、研究结果

（一）非典型抗精神病药物对 p11 - KO 小鼠 PPI 和惊吓幅度的影响减弱

研究人员测试了氟哌啶醇、氯氮平和利培酮对野生型（WT）和 p11 - KO 小鼠 PPI 和惊吓幅度的影响。结果显示，氯氮平和利培酮能显著增加 WT 小鼠在所有前脉冲强度下的 PPI，氟哌啶醇仅在 12 dB 前脉冲时显著增强 WT 小鼠的 PPI。而在 p11 - KO 小鼠中，氯氮平和利培酮均未诱导 PPI 的显著变化。分析所有前脉冲强度下的平均 PPI 发现，WT 小鼠经氯氮平和利培酮处理后 PPI 显著增加，p11 - KO 小鼠则无此效果。此外，氯氮平和利培酮能显著降低 WT 小鼠的惊吓幅度，但 p11 - KO 小鼠的惊吓幅度总体低于 WT 小鼠，且 p11 缺失减弱了所有测试的非典型抗精神病药物降低惊吓幅度的能力。

（二）抗精神病药物在 PPI 破坏范式中对 p11 - KO 小鼠的作用

给予 NMDAR 拮抗剂 MK - 801 后，WT 和 p11 - KO 小鼠的 PPI 在所有前脉冲强度下均显著降低。氟哌啶醇或氯氮平预处理可预防 WT 小鼠中 MK - 801 诱导的 PPI 破坏；在 p11 - KO 小鼠中，氟哌啶醇预处理可恢复所有前脉冲强度下的 PPI，氯氮平仅在 3 dB 和 6 dB 前脉冲强度下预防 PPI 缺陷，在 12 dB 时无效。分析平均 PPI 响应发现，氟哌啶醇和氯氮平治疗均能显著恢复两种基因型小鼠的 PPI。此外，虽然 p11 - KO 小鼠对 MK - 801 诱导的多动反应较 WT 小鼠显著降低，但氯氮平和氟哌啶醇均能有效消除这些小鼠中 MK - 801 诱导的多动。

（三）血清素能神经元中的 p11 可能影响氯氮平对 PPI 和惊吓幅度的作用

研究人员利用 Sert - cp11KO 小鼠探究 p11 在血清素能神经元中的作用。HPLC 分析发现，血清素能神经元中 p11 缺失导致 CP 和 HIP 中 5 - HT 含量显著增加。在 PPI 实验中，氯氮平和利培酮能显著提高对照（p11 - flx）小鼠在所有前脉冲强度下的 PPI，但氯氮平对 Sert - cp11KO 小鼠的 PPI 无显著影响，利培酮在 3 dB 和 6 dB 前脉冲强度下对 Sert - cp11KO 小鼠的 PPI 有显著影响。分析平均 PPI 响应发现，氯氮平处理后 p11 - flx 小鼠的 PPI 显著增加，Sert - cp11KO 小鼠则无此效果；利培酮处理后两种基因型小鼠的 PPI 均显著增加。此外，p11 - flx 小鼠经氯氮平和利培酮给药后惊吓幅度显著降低，Sert - cp11KO 小鼠的惊吓幅度低于 p11 - flx 小鼠，但 p11 缺失不影响非典型抗精神病药物降低惊吓幅度的能力。

（四）p11 - KO 小鼠齿状回增大，基底外侧杏仁核体积减小

通过对 p11 - KO 小鼠进行离体神经影像学研究，发现 p11 表达热图显示其在多个脑区有较高表达。结构 MRI 研究表明，与 WT 小鼠相比，p11 - KO 小鼠的齿状回（DG）显著增大，基底外侧杏仁核（BLA）体积显著减小。这些结构变化与声音惊吓反射的自上而下调节有关。

（五）p11 - KO 小鼠在氯氮平治疗后 CA1 功能连接未降低

利用 fUS 成像研究氯氮平给药后 p11 - KO 小鼠的功能神经影像学特征。结果显示，p11 - KO 小鼠在基线期多个脑区的功能连接显著降低。氯氮平给药后，WT 小鼠的脑血容量（CBV）信号显著增加，静态功能连接分析表明，氯氮平给药 30 分钟后 WT 小鼠各脑区之间的相关系数显著降低；p11 - KO 小鼠对氯氮平的 CBV 信号增加明显，但与 WT 小鼠相比，其氯氮平诱导的静态功能连接降低减弱。动态分析表明，WT 小鼠中相关系数的下降与氯氮平给药后 CBV 变化的动力学一致，而氯氮平未能影响 p11 - KO 小鼠中 CA1 与其他区域或 CA1 与 CTX 之间的功能连接。

四、研究结论与讨论

本研究表明，p11 在调节非典型抗精神病药物对 SMG 的影响中起着独特且具有区域特异性的作用。p11 - KO 小鼠对氯氮平和利培酮增强 PPI 的作用无反应，对氯氮平预防 MK - 801 诱导的 PPI 缺陷表现出轻微抵抗。血清素能神经元中的 p11 部分解释了全局 p11 - KO 小鼠的表型，它调节氯氮平（而非利培酮）对 PPI 的影响，可能与 5 - HT 合成和释放的不平衡有关。利培酮对 SMG 的影响也依赖于 p11，但可能通过 DR 神经元外的 5 - HT1BR 介导。

结构成像显示，p11 - KO 小鼠的 BLA 和 HIP 体积与 WT 小鼠存在差异，与精神分裂症和重度抑郁症患者的结构神经影像学特征相反。功能成像表明，p11 - KO 小鼠 CA1 与其他脑区的功能连接降低，氯氮平在 WT 小鼠中诱导的 CA1 - CTX 异步水平类似于 p11 - KO 小鼠中的去同步化活动模式，提示 p11 缺失可能影响调节 CA1 与其他脑区同步性的细胞类型。

该研究的局限性在于，p11 和药物对 PPI 的影响受惊吓幅度变化的干扰。未来研究可通过采用不同的单独脉冲强度，根据惊吓幅度匹配分组，以更清晰地解释研究结果。

总的来说，该研究揭示了 p11 在氯氮平对 SMG 和功能性脑连接影响中的作用，强调了进一步研究 p11 在精神分裂症中作用的潜力，有望推动超越 D2R 拮抗的更全面治疗方法的发展，以解决精神分裂症的核心阳性症状及其相关的神经精神障碍 。这为精神分裂症的治疗和研究开辟了新的方向，具有重要的理论和临床意义。