低剂量联合使用（2R,6R）-羟基去甲氯胺酮和美金刚能够恢复LPS诱导的雄性小鼠抑郁样行为模型中的BDNF/TrkB信号通路及突触功能

《Brain, Behavior, and Immunity》：Combined low-dose (2R,6R)-Hydroxynorketamine and memantine restore BDNF/TrkB signaling and synaptic function in an LPS-induced model of depressive-like behavior in male mice

　　• 低剂量HNK与美金刚联合使用可缓解LPS诱导的抑郁样行为。
• 这种联合用药恢复了兴奋性突触标记和神经网络活性。
• HNK和联合用药增强了BDNF/TrkB-PI3K-AKT-mTOR信号通路。
• K252a减弱了联合用药的突触和网络效应。

**引言**
重度抑郁症（MDD）是全球致残的主要原因之一，其病理生理机制复杂且多因素叠加（Lee等人，2010年）。越来越多的证据表明慢性低度神经炎症是导致突触病理的关键因素，炎症因子（如TNF-α、IL-1β、IL-6）会损害突触可塑性、神经传递和神经营养信号（Ali等人，2020年；Ga?ecki和Talarowska，2018年；Lee等人，2010年；Li等人，2021a年）。这些效应集中在两条相互依赖的通路：mTOR/PI3K/AKT级联通路（Chu等人，2021年；Dey和Hankey Giblin，2018年；Fell和Axmacher，2011年），该通路调节神经元存活和代谢；以及BDNF/TrkB系统（Martina等人，2020年；Pandey，2017年；Zuo等人，2022年），后者对突触可塑性至关重要。这些通路的紊乱会导致突触功能障碍，这一问题可以通过脂多糖（LPS）诱导的急性神经炎症模型来部分模拟，这种模型会产生抑郁样行为改变。同时，相关的神经免疫机制也被越来越多地认为是当前抗抑郁药物疗效延迟和有限的贡献因素，尤其是在炎症相关的抑郁症中（Ali等人，2025年；Min等人，2023年；Zhang等人，2016年；Zhang等人，2022年）。然而，抑郁症的治疗方法仍然有限，大多数患者对传统抗抑郁药物无效（Lasselin等人，2020年）。这些局限性凸显了迫切需要新的治疗策略来恢复受损的神经生物学机制并针对神经免疫通路。

氯胺酮的活性代谢物（2R,6R）-羟基去甲氯胺酮（HNK）和NMDA受体拮抗剂美金刚（MEM）具有针对神经炎症相关抑郁样表型的互补机制。（2R,6R）-HNK可增强AMPA受体（AMPAR）介导的突触可塑性并激活BDNF/TrkB信号通路（Fukumoto等人，2019年；Zanos等人，2016年）。尽管在啮齿动物中无法直接模拟解离症状（这与人类临床评估相当），但临床前研究表明（2R,6R）-HNK缺乏几种氯胺酮样的行为副作用，最近一项在健康志愿者中进行的一期研究显示，在测试剂量下没有解离或镇静效应（Raja等人，2024年）。相比之下，MEM可以选择性地抑制病理性的谷氨酸能活性并提供神经保护，而不会干扰正常的神经传递（Beggiora等人，2022年；Parsons等人，2007年）。鉴于神经炎症同时会损害BDNF/TrkB和mTOR/PI3K/AKT通路（Ardizzone等人，2025年；Zhang等人，2022年），HNK + MEM联合用药可能通过同时激活神经营养和谷氨酸能系统产生互补效应。临床前研究表明，HNK在啮齿动物中具有类似抗抑郁的行为效果，但其对NMDAR的抑制作用相对较弱，尽管其临床抗抑郁疗效尚未确立。MEM是一种临床批准的低亲和力NMDAR拮抗剂，据报道它还能抑制钙通透性AMPA受体（CP-AMPARs），这为测试联合谷氨酸能策略提供了依据（Bonaventura等人，2022年；Carrillo等人，2025年；Zanos等人，2016年）。为了解决这个问题，我们基于HNK和MEM的不同但互补的机制，探索了一种合理的药理策略。

尽管有这样的理论依据，但在神经炎症条件下HNK和MEM联合用药的细胞、分子和网络层面的机制仍不完全清楚。特别是，目前尚不清楚在低剂量HNK中加入MEM是否能够达到与高剂量HNK相当的行为和突触恢复效果。在这项研究中，使用10 mg/kg的HNK作为全剂量阳性对照治疗，基于其强大的抗抑郁效果；而使用5 mg/kg的HNK作为低剂量条件，以测试加入MEM是否可以补充低剂量HNK的效果。这种比较并不是为了减少总药物暴露量或提高安全性。因此，本研究的目的是确定MEM + 1/2 HNK是否能够在炎症应激下恢复LPS诱导的抑郁样行为、突触完整性和神经网络功能，并阐明其背后的分子机制。为此，我们在LPS处理的小鼠中进行了行为测试，并结合mPFC蛋白质组学分析和Western blot技术检测突触及BDNF/TrkB-PI3K-AKT-mTOR信号蛋白。此外，我们还使用LPS处理的原代 cortical神经元评估了神经元形态、突触结构和MEA记录的网络活动。最后，在体内和体外系统中进行了基于K252a的药理学抑制实验，以评估Trk受体相关信号通路是否参与了MEM + 1/2 HNK诱导的恢复过程。这种综合方法旨在确定MEM是否能够支持低剂量HNK的效果，并将行为恢复与LPS诱导的炎症应力下的突触、分子和网络机制联系起来。

**动物**
成年雄性C57BL/6J小鼠（8周龄）来自中国广东省佛山市的广东医学实验室动物中心。这些小鼠被分组饲养在深圳研究生院实验动物研究中心的笼子里，每笼四个个体，处于受控的环境条件下（12小时光照/12小时黑暗周期，18–22°C），可自由获取食物和自来水。所有实验方案均经过北京大学深圳研究生院动物护理和使用委员会的审查和批准。

**实验设计和药物治疗**
本研究分为两个独立的实验：一个是用于药效筛选，另一个是用于目标验证。脂多糖（LPS；Escherichia coli O55:B5，Sigma-Aldrich/Millipore，目录编号L2880）溶解在无菌盐水中后腹腔注射。

**实验1：** 将小鼠随机分为六组（每组8–10只），每个实验使用三批独立的小鼠重复进行。

**MEA记录和数据分析**
MEA记录用于评估神经网络活性（Jia等人，2025年）。由于实验程序的复杂性，包括原始信号采集和数据过滤标准，详细方法详见补充材料和方法部分。

**MEM和1/2 HNK的联合使用恢复LPS处理小鼠mPFC中的兴奋性突触蛋白并激活TrkB/PI3K/AKT/mTOR信号通路**
为了进一步阐明MEM + 1/2 HNK联合用药的抗抑郁效应的分子机制，我们首先通过蛋白质组学分析生物过程。结果表明，蛋白质运输和翻译以及突触组织发生了显著变化（图S1）。KEGG通路分析进一步证实，这种联合用药作用于mTOR信号通路。这些发现共同表明，该药物组合调节了兴奋性信号通路。

**MEM和1/2 HNK的联合使用在LPS诱导的原代 cortical神经元中恢复兴奋性突触完整性和神经营养信号**
为了在受控的体外环境中验证体内发现，我们从E18小鼠胚胎中提取原代 cortical神经元。神经元暴露于LPS（1 μg/mL）24小时以诱导神经炎症应激，随后分别用HNK（10 μM）、MEM（5 μM）或它们的组合（MEM + 1/2 HNK）进行处理（图3A）。神经元形态分析显示LPS暴露导致神经元细胞体积减小（p < 0.05），而半剂量和全剂量的HNK均能改善这一情况，MEM则没有效果。

**K252a减弱LPS诱导的神经炎症中的行为和兴奋性突触恢复**
为了进一步阐明观察到的效应机制，小鼠接受了两周的K252a处理，在K252a处理的最后三天给予LPS（图6A）。随后，动物接受了半剂量HNK和MEM的联合治疗（1/2 HNK + MEM）。随后进行了行为评估，包括SPT、FST、TST和OFT。整体测试显示OFT总距离没有显著组间差异（F(2, 21) = 0.15，p = 0.859）。

**讨论**
本研究发现，MEM和低剂量HNK联合用药有助于改善LPS诱导的抑郁样行为和神经生物学功能障碍，包括恢复兴奋性突触完整性和神经网络活性。从机制上看，这种保护效应与BDNF/TrkB及其下游PI3K/AKT/mTOR信号通路的激活和恢复有关。我们的数据表明，1/2 HNK + MEM组合产生了协同效应。

**伦理批准和参与同意**
所有实验程序均按照北京大学深圳研究生院动物护理和使用委员会批准的方案进行（批准编号：11110）。

**作者贡献声明**
Jia Xiaoli：方法学、研究、数据分析、概念构建。Gong Qichao：研究、数据分析。Xiong Bocheng：方法学。Hu Yue：方法学。Ali Tahir：写作 - 审稿与编辑、初稿撰写、数据分析。Zheng Chengyou：方法学、研究。Wei Shoupeng：方法学、研究。Huang Jianxiang：资源支持、方法学、研究。Wang Zhangting：写作 - 审稿与编辑、资源支持、研究。Feng Jinxing：写作 - 审稿。

**资助**
本工作得到了以下支持：
1. 深圳医学研究基金：D2403015。
2. 深圳市科技计划基础研究项目（JCYJ20250604180006008）。
3. 深圳市医学三明项目（资助编号SZSM202311027）。

**利益冲突声明**
作者声明没有已知的利益冲突或个人关系可能影响本文的研究结果。

**致谢**
我们衷心感谢深圳湾实验室的生物成像核心团队在成像方面的支持。特别感谢Mei Yu和Shixian Huang工程师在使用LSM 980系统进行激光扫描共聚焦显微镜时的专业帮助。同时感谢药物发现核心团队的Hailin Lu和Jiying Hu在MEA记录方面提供的宝贵帮助。