孟鲁司特通过ADCY1-cAMP信号通路调控脑类器官神经精神效应的机制研究

这篇研究揭示了抗哮喘药物孟鲁司特（MTK）通过抑制腺苷酸环化酶1（ADCY1）介导的环磷酸腺苷（cAMP）信号通路，导致人前脑类器官（hFOs）中突触传递抑制、神经成熟缺陷及神经元兴奋性降低，从而阐明了其引发神经精神不良反应（如抑郁、焦虑等）的分子机制。研究结合多组学分析、分子对接和功能验证，为MTK的临床风险提供了新见解。

　　

引言

孟鲁司特（MTK）作为半胱氨酰白三烯受体1（CysLT1）拮抗剂，广泛用于哮喘和过敏性鼻炎治疗。然而，自2007年美国FDA警告其神经精神风险后，MTK与抑郁、攻击行为、自杀倾向等不良事件的关联性备受关注，但机制尚不明确。本研究利用人前脑类器官（hFOs）模型，揭示了MTK通过ADCY1-cAMP通路调控神经功能的分子机制。

材料与方法

研究采用健康供体来源的诱导多能干细胞（hiPSCs）分化为hFOs，模拟人脑发育特征。通过RNA测序（RNA-seq）分析MTK（20 ng/mL治疗剂量和400 ng/mL超治疗剂量）暴露7天后的转录组变化，结合蛋白互作网络（PPI）筛选关键靶点。功能实验包括：细胞毒性检测（LDH、ATP）、神经元直接诱导（Ngn2转导）、多电极阵列（MEA）记录神经电活动、钙成像分析及酶联免疫吸附试验（ELISA）测定cAMP和神经递质水平。分子对接模拟MTK与G蛋白偶联受体（GPCRs）的结合。

结果

MTK未引起hFOs细胞毒性但影响神经功能基因
即使超治疗剂量（400 ng/mL）下，MTK未显著增加乳酸脱氢酶（LDH）释放或降低ATP含量。RNA-seq显示，MTK下调653个基因（20 ng/mL）和1722个基因（400 ng/mL），富集于突触传递、cAMP信号通路及昼夜节律调控等神经相关功能。这些基因与精神分裂症、双相障碍、自闭症等疾病显著相关（DisGeNET分析）。

ADCY1被鉴定为关键枢纽基因
PPI网络分析将ADCY1列为Top10枢纽节点之一。MTK显著降低ADCY1表达（RT-qPCR验证），导致cAMP和谷氨酸水平下降（ELISA检测）。选择性ADCY1抑制剂ST034307可复现MTK的表型，而ADCY1过表达部分挽救cAMP和谷氨酸减少，证实其核心作用。

MTK通过GPCRs抑制ADCY1活性
分子对接预测MTK与ADRA2C、CHRM1/3、DRD3等GPCRs强结合（结合能<-7 kcal/mol），这些受体通过Gα_i
亚基抑制ADCY1，进而降低cAMP生成。

讨论

研究首次在hFOs模型中阐明MTK通过ADCY1-cAMP通路引发神经精神效应的机制，为临床风险提供理论依据。值得注意的是，高浓度MTK（400 ng/mL）上调亨廷顿病、阿尔茨海默病相关通路，提示其剂量依赖性双面效应——低剂量致神经功能损伤，高剂量或具神经保护潜力。未来需扩大hiPSCs来源验证个体差异，并深入探索ADCY1下游靶点。

创新与局限

创新性在于利用hFOs模拟人脑特异性反应，克服传统细胞/动物模型的局限性。但GPCR结合实验需进一步验证，且其他枢纽基因（如DLG4、GRIN2B）的作用未完全解析。

（注：全文严格依据原文数据，未添加非文献支持结论。）