靶向小胶质细胞谷氨酰胺酶缓解慢性应激诱导的神经行为与认知缺陷的创新纳米疗法

本研究针对难治性抑郁症治疗困境，创新性地采用羟基末端树状大分子纳米载体系统，实现了GLS1抑制剂对小胶质细胞的精准靶向递送。研究证实D-TTM020和D-JHU29两种偶联物能选择性抑制慢性社交挫败应激(CSDS)模型小鼠的小胶质细胞GLS1活性，显著改善社交回避、焦虑样行为及识别记忆缺陷，且无胃肠道毒性，为抑郁症治疗提供了新型靶向治疗策略。

　　

重度抑郁症(MDD)是一种普遍且致残的精神疾病，对社会和经济造成重大影响。尽管现有抗抑郁药物如选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(SSRIs)和5-羟色胺-去甲肾上腺素再摄取抑制剂(SNRIs)具有一定疗效，但约30-50%患者表现出治疗抵抗性，这凸显了针对潜在机制开发新型治疗方法的迫切需求。近年来研究表明，谷氨酸信号传导和神经炎症在MDD病理生理中扮演关键角色，特别是小胶质细胞（中枢神经系统的常驻免疫细胞）通过上调谷氨酰胺酶1(GLS1)活性，催化谷氨酰胺转化为谷氨酸，导致兴奋性毒性和神经元损伤。

然而，现有GLS1抑制剂如6-重氮-5-氧代-L-正亮氨酸(DON)存在脑渗透性差和胃肠道毒性等问题，而选择性变构抑制剂如BPTES和CB-839则脑穿透能力不足，限制了它们的临床应用。为解决这些限制，约翰霍普金斯大学研究团队开发了一种创新的羟基末端聚酰胺胺(PAMAM)树状大分子纳米颗粒系统，能够选择性靶向激活的小胶质细胞。

研究人员合成了两种新型树状大分子-GLS1抑制剂偶联物：dendrimer-TTM020(D-TTM020)和dendrimer-JHU29(D-JHU29)，并在小鼠慢性社交挫败应激(CSDS)模型中评估了它们的靶向 engagement、安全性和疗效。研究发现，这两种偶联物能够选择性抑制小胶质细胞GLS1活性，改善应激诱导的行为缺陷，且不引起胃肠道毒性，为抑郁症治疗提供了新思路。该研究发表于《Neurotherapeutics》期刊。

研究采用了几项关键技术方法：利用单核RNA测序(snRNA-seq)分析死后MDD患者前额叶皮层组织；通过免疫磁珠分选技术分离小胶质细胞富集的CD11b⁺细胞；使用放射性同位素标记的[³H]-谷氨酰胺进行GLS1酶活性测定；采用多种行为学测试包括开放场地测试(OFT)、社会交互测试(SIT)、新物体识别测试(NORT)和旋转棒测试；通过多重细胞因子分析平台检测脑组织炎症因子水平；运用免疫荧光染色技术验证树状大分子的细胞特异性靶向。

Upregulated GLS1 mRNA in MDD brains was observed in microglia

研究人员分析死后MDD患者前额叶皮层组织snRNA-seq数据发现，与健康对照相比，MDD患者小胶质细胞中GLS1 mRNA表达呈现升高趋势，表明小胶质细胞GLS1在MDD病理生理中可能发挥作用。

Similar to humans, GLS1 activity was selectively elevated in microglia in CSDS mice

在CSDS小鼠模型中，研究人员发现前额叶皮层(PFC)和海马(HPC)区域小胶质细胞富集的CD11b⁺细胞中GLS1活性显著升高，这与人类MDD中的发现相一致，证实了CSDS模型在研究小胶质细胞GLS1中的适用性。

Synthesis of D-TTM020 and D-JHU029

研究团队成功合成了两种树状大分子-GLS1抑制剂偶联物：D-TTM020（含有6-7个TTM020单元，约5%DON负载量）和D-JHU29（每个树状大分子负载10个JHU29分子，约15%负载量），并通过NMR和HPLC进行了充分表征。

Fluorescently labeled hydroxyl-dendrimer (D-Cy5) was selectively engulfed by microglia in mice following CSDS

使用Cy5荧光标记的羟基树状大分子(D-Cy5)实验证实，系统给药的D-Cy5能够穿过血脑屏障，并被CSDS后激活的小胶质细胞选择性吞噬，而与星形胶质细胞无共定位，证明了该递送系统对小胶质细胞的特异性靶向能力。

D-TTM020 and D-JHU29 attenuated the elevated GLS1 activity in microglia-enriched CD11b⁺ cells but had no effect on CD11b^? cells from CSDS mice

口服给予D-TTM020(20mg/kg)或D-JHU29(66.7mg/kg)能够显著抑制CSDS诱导的小胶质细胞GLS1活性升高，而对非小胶质细胞的GLS1活性没有影响，证明了治疗的特异性。

D-TTM020 and D-JHU29 had no effects on the locomotion of mice after CSDS

在开放场地测试中，CSDS和药物治疗均未对小鼠的整体运动活性产生显著影响，表明观察到的行为改善不是由运动能力变化所介导。

Both D-TTM020 and D-JHU29 alleviated CSDS-induced social avoidance

社会交互测试显示，两种偶联物治疗均能显著缓解CSDS诱导的社交回避行为，提高辨别指数，恢复正常的社交互动模式。

D-TTM020 also relieved CSDS-induced anxiety and recognition memory deficits

进一步研究发现，D-TTM020还能减轻CSDS诱导的焦虑样行为和改进识别记忆缺陷，在NORT中表现出更高的识别指数。

D-TTM020 and D-JHU29 did not exacerbate the motor deficits caused by CSDS

旋转棒测试表明，虽然两种治疗未能显著改善CSDS引起的运动协调缺陷，但也没有加剧这些缺陷，表明治疗的安全性。

D-TTM020 and D-JHU29 reduced CSDS-induced elevation of IL-6 and KC/GRO in the brain

多重细胞因子分析显示，两种偶联物能显著降低CSDS诱导的IL-6和KC/GRO水平升高，而对其他细胞因子如IL-1β、IL-2、IL-5等无显著影响，表明其抗炎作用具有选择性。

D-TTM020 and D-JHU29 did not cause GI toxicity in CSDS mice

组织病理学评估显示，两种治疗均未引起空肠和结肠的微观结构改变，无胃肠道毒性迹象，解决了传统GLS1抑制剂的主要限制。

研究结论和讨论部分强调，这项研究首次证明了系统给药的、小胶质细胞靶向的树状大分子偶联GLS1抑制剂能够选择性抑制小胶质细胞GLS1活性，改善应激诱导的神经行为和认知缺陷，同时避免了传统GLS1抑制剂常见的脱靶毒性。研究发现不仅证实了小胶质细胞GLS1在抑郁症病理生理中的关键作用，还开发了一种创新的靶向治疗策略。

这种基于树状大分子的纳米递送系统代表了一种重要的靶向神经炎症性疾病治疗方法的进步，特别是对于难治性抑郁症。与传统GLS1抑制剂相比，这种策略具有更好的安全性和特异性，为临床转化提供了有力支持。值得注意的是，D-TTM020在缓解焦虑和改善认知方面表现出更全面的疗效，这可能与其化学结构和作用机制有关。

研究也存在一些局限性，如仅使用雄性小鼠、未对CSDS暴露小鼠进行易感和抵抗亚组分层等。未来研究需要进一步探索GLS1抑制对生理性小胶质细胞功能（如突触修剪和吞噬作用）的影响，以及不同细胞类型（小胶质细胞、神经元和少突胶质细胞）在调节谷氨酸代谢中的相互作用。

总体而言，这项研究为抑郁症治疗提供了新的方向和希望，特别是在针对神经炎症和谷氨酸代谢紊乱的精准治疗方面。基于树状大分子的靶向递送策略不仅适用于GLS1抑制剂，还可能拓展到其他中枢神经系统疾病的治疗中，具有广泛的临床应用前景。