谷氨酸興奮毒性及其調(diào)節(jié)劑的研究進(jìn)展

李春艷，趙洪慶，楊 蕙，王葉情，劉 燦，孟 盼，王宇紅

(湖南中醫(yī)藥大學(xué)科技創(chuàng)新中心，湖南 長(zhǎng)沙 410208)

谷氨酸是中樞神經(jīng)系統(tǒng)中最豐富的神經(jīng)遞質(zhì)，也是一種興奮性神經(jīng)遞質(zhì)。谷氨酸受體在神經(jīng)傳遞、神經(jīng)元興奮性，遞質(zhì)釋放和長(zhǎng)期突觸可塑性中起重要作用。谷氨酸的興奮毒性主要通過(guò)過(guò)度刺激NMDAR導(dǎo)致的鈣超載而引起。此外，谷氨酸除參與正常的生理、中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能調(diào)節(jié)，其興奮毒性與多種神經(jīng)精神疾病相關(guān)。接下來(lái)，我們首先對(duì)谷氨酸及其受體作一介紹。其次，闡述谷氨酸的興奮毒性及其介導(dǎo)的神經(jīng)元死亡機(jī)制。隨后，闡述神經(jīng)系統(tǒng)疾病如阿爾茨海默病、帕金森病、抑郁癥和癲癇中谷氨酸興奮毒性的簡(jiǎn)要潛在機(jī)制。最后，綜述目前針對(duì)谷氨酸興奮毒性研究的藥物，并對(duì)本文進(jìn)行了總結(jié)和展望。

1 谷氨酸及其受體

谷氨酸能突觸被稱為三重突觸，其包括突觸前神經(jīng)元、突觸后神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞。谷氨酸受體有兩種類型代謝型和離子型。其中，代謝型谷氨酸受體(metabotropic glutamate receptor，mGluRs)存在于突觸前和突觸后神經(jīng)元上，Ⅰ組為mGluR1和mGluR5，是Gq偶聯(lián)的并在突觸后表達(dá)，刺激可使突觸后神經(jīng)元去極化；Ⅱ組為mGluR2和mGluR3，Ⅲ組為mGluR4、mGluR6、mGluR7和mGluR8。第Ⅱ、Ⅲ組mGluRs是Gi/o偶聯(lián)的抑制性自身受體，在突觸前和突觸后都有表達(dá)，抑制突觸前谷氨酸釋放或突觸后的興奮。離子型谷氨酸受體(ionic glutamate receptor，iGluRs)在突觸前和突觸后均有表達(dá)，有3種類型，包括α-氨基-3-羥基-5甲基-4-異噁唑丙酸受體(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazol propionic acid receptor，AMPAR)、NMDAR和紅藻氨酸受體(kainic acid receptor，KA)[1]。AMPARs在突觸前起作用以促進(jìn)突觸和脊柱形成，在突觸后三種離子受體均有表達(dá)。

離子型主要受體NMDARs，是谷氨酸門控的陽(yáng)離子通道，在突觸可塑性、認(rèn)知、學(xué)習(xí)和記憶形成中起重要作用。NMDAR是由GluN1、GluN2A-D和GluN3A-B亞基組成的四元結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)中心離子通道孔。NMDA受體是一種跨膜蛋白復(fù)合物，胞外區(qū)域中包含氨基(N)-末端結(jié)構(gòu)域(NTD)和含有谷氨酸和甘氨酸相互作用位點(diǎn)的激動(dòng)劑結(jié)合結(jié)構(gòu)域(ABD)；跨膜域TMD由3個(gè)跨膜螺旋和1個(gè)孔環(huán)組成，該孔環(huán)排列在離子選擇性過(guò)濾器上；細(xì)胞內(nèi)CTD參與受體運(yùn)輸、錨定和信號(hào)分子耦合。這些特性將NMDA與其他離子型受體區(qū)分開(kāi)來(lái)。首先，NMDAR離子通道受到Mg2+的電壓依賴性阻斷；其次，NMDAR通道具高度的Ca2+滲透性；再次，由于谷氨酸解結(jié)合緩慢，它們表現(xiàn)出異常緩慢的動(dòng)力學(xué)；第四，它們的激活不僅需要谷氨酸鹽，還需要共激動(dòng)劑(甘氨酸或d-絲氨酸)；第五，它們配備了一系列調(diào)節(jié)位點(diǎn)，賦予對(duì)細(xì)胞外微環(huán)境的敏銳敏感性。此外，NMDAR具有特別長(zhǎng)的CTD，允許多種細(xì)胞內(nèi)相互作用[2]。

2 谷氨酸興奮毒性介導(dǎo)的神經(jīng)元死亡機(jī)制

谷氨酸的過(guò)度釋放使NMDAR持續(xù)激活，導(dǎo)致過(guò)多的Ca2+流入并激活下游死亡信號(hào)通路，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡，稱為興奮性毒性。谷氨酸興奮毒性最早是在1957年被發(fā)現(xiàn)，胃腸外給藥谷氨酸后觀察到小鼠視網(wǎng)膜的壞死。隨后，谷氨酸興奮性毒性被認(rèn)為與腦缺血、腦外傷和神經(jīng)退行性疾病的神經(jīng)元死亡有關(guān)。

生理情況下，谷氨酸信號(hào)穩(wěn)態(tài)通過(guò)谷氨酸代謝、谷氨酸受體和谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體的正常調(diào)節(jié)來(lái)維持，后者又分為興奮性氨基酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(excitatory amino acid transporter，EAAT)和囊泡谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白(vesicular glutamate transporter，vGLUT)。谷氨酸由2-酮戊二酸通過(guò)谷氨酸脫氫酶和谷氨酰胺兩種途徑產(chǎn)生，隨后谷氨酸被vGLUT攝取并儲(chǔ)存在突觸前囊泡中，后者通過(guò)突觸蛋白磷酸化轉(zhuǎn)化為釋放池與突觸前質(zhì)膜融合，而后將谷氨酸胞吐到突觸中[3]。突觸間隙的谷氨酸通過(guò)與離子型和代謝型受體結(jié)合來(lái)發(fā)揮其興奮性神經(jīng)傳遞作用，但其過(guò)量會(huì)過(guò)度刺激突觸后谷氨酸受體而導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。因此，過(guò)量的谷氨酸主要被星形膠質(zhì)細(xì)胞中的EAAT吸收并被轉(zhuǎn)化為谷胱甘肽，最后在神經(jīng)元中再次被合成谷氨酸。因此，谷氨酸合成過(guò)多和過(guò)度釋放及谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白功能障礙均可導(dǎo)致谷氨酸在細(xì)胞外積累，隨后誘導(dǎo)NMDAR興奮毒性并觸發(fā)下游死亡途徑，最終導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。

2.1 星形膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙星形膠質(zhì)細(xì)胞通過(guò)維持谷氨酸的合成、攝取和釋放以及谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)來(lái)維持谷氨酸的體內(nèi)平衡[4]。突觸釋放的谷氨酸主要被星形膠質(zhì)細(xì)胞吸收，在星形膠質(zhì)細(xì)胞中，谷氨酸被星形膠質(zhì)細(xì)胞特異性谷氨酰胺合成酶酰胺化為谷氨酰胺。谷氨酰胺然后被釋放到突觸中并被鄰近的神經(jīng)元攝取，在那里被轉(zhuǎn)化為谷氨酸和γ-氨基丁酸(gamma-aminobutyric acid，GABA)，谷氨酸被重新包裝成囊泡，并再次作為神經(jīng)遞質(zhì)在突觸中釋放。突觸傳遞過(guò)程中，約20%突觸釋放的谷氨酸到達(dá)突觸后NMDAR，而其余的可以到達(dá)突觸外空間，在前腦中星形膠質(zhì)細(xì)胞負(fù)責(zé)突觸間隙中90%的谷氨酸清除。在急性損傷期間，星形膠質(zhì)細(xì)胞可以通過(guò)EAAT把細(xì)胞外谷氨酸攝取到細(xì)胞中進(jìn)行代謝和回收，從而防止興奮性毒性的產(chǎn)生[5]。

2.2 NR過(guò)度激活NMDAR對(duì)谷氨酸有很高的親和力，在谷氨酸介導(dǎo)的興奮毒性中起主要作用。突觸前谷氨酸釋放過(guò)多，使突觸間隙谷氨酸積累，強(qiáng)直性刺激突觸后谷氨酸受體，產(chǎn)生興奮毒性。然而，NMDARs在神經(jīng)元存活和死亡中起雙重作用，其可能取決于被激活受體位置和亞型。在受體定位假說(shuō)中，刺激突觸NMDAR(主要為GluN2A)激活促存活信號(hào)通路，而突觸外NMDAR(主要為GluN2B)的激活與促死亡通路相關(guān)[6]。刺激突觸NMDAR可激活PI3K/Akt激酶途徑及CREB依賴的基因表達(dá)同時(shí)抑制死亡基因，其中Akt可使GSK3β以及死亡信號(hào)調(diào)節(jié)子Bcl-2、ASK1和p53失活，而CREB可靶向抗凋亡的BTG2和BCL6以及神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子BDNF。相反，突觸外NMDAR使CREB失活并促發(fā)死亡信號(hào)[7]。據(jù)報(bào)道，NMDAR存在于新生兒的神經(jīng)元和膠質(zhì)細(xì)胞中，發(fā)育早期GluN2B占主導(dǎo)地位，而GluN2A在發(fā)育后期逐漸增加，最終超過(guò)含GluN2B的NMDAR。在這里主要闡述突觸外NMDAR在興奮毒性中介導(dǎo)的死亡信號(hào)通路。

2.2.1GluN2B-PSD95-nNOS死亡信號(hào)復(fù)合物 研究發(fā)現(xiàn)，NMDARs通過(guò)支架蛋白PSD95與一氧化氮合酶(nNOS)連接形成GluN2B-PSD95-nNOS復(fù)合物，進(jìn)而允許鈣離子從過(guò)度激活的NMDARs流入，引起nNOS過(guò)度激活，產(chǎn)生一氧化氮(NO)[8]。NO與超氧自由基反應(yīng)生成高活性氧化劑過(guò)氧亞硝酸鹽，導(dǎo)致蛋白質(zhì)氧化、脂質(zhì)過(guò)氧化和DNA損傷，后者還可觸發(fā)線粒體釋放凋亡誘導(dǎo)因子，最終導(dǎo)致DNA斷裂和細(xì)胞死亡。PSD95抑制劑Tat-NR2B9c(NA-1)，已被證明可使NMDAR與PSD95解偶聯(lián)，而兩種小分子ZL006和IC87201主要通破壞過(guò)PSD95-nNOS相互作用來(lái)解離GluN2B-PSD95-nNOS復(fù)合物，減弱下游神經(jīng)毒性信號(hào)[2]。

2.2.2DAPK1介導(dǎo)的細(xì)胞死亡 死亡相關(guān)蛋白激酶(death associated protein kinase，DAPK1)是一種依賴鈣的蛋白激酶，其活性與細(xì)胞死亡相關(guān)。當(dāng)NMDAR過(guò)度激活導(dǎo)致鈣內(nèi)流進(jìn)而激活DAPK1，同時(shí)，活化的DAPK1直接與GluN2B亞單位的細(xì)胞內(nèi)羧基尾部區(qū)域(GluN2BCT)的1292-1304氨基酸結(jié)合，進(jìn)一步增強(qiáng)GluN2B的電導(dǎo)，加重細(xì)胞興奮毒性，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡[9]。此外，DAPK1可與p53結(jié)合介導(dǎo)細(xì)胞死亡。目前已開(kāi)發(fā)出干擾肽Tat-GluN2BCT1292-1304和Tat-p53DM241-281分別對(duì)DAPK1-GluN2B和DAPK1-p53的相互作用進(jìn)行干擾，從而減少興奮毒性的損害。

2.2.3其他 鈣內(nèi)流可激活PTEN，其與GluN2B的GluN1亞單位相互作用，增加了GluN2B的通道電流，并進(jìn)一步增強(qiáng)PTEN介導(dǎo)的死亡信號(hào)復(fù)合物的募集。

2.3 Ca2+超載Ca2+穩(wěn)態(tài)失調(diào)被認(rèn)為是谷氨酸興奮性毒性的重要機(jī)制。胞內(nèi)鈣流入和釋放間的穩(wěn)態(tài)通過(guò)質(zhì)膜鈣泵、Na+/Ca2+交換器、肌內(nèi)質(zhì)網(wǎng)Ca2+ATP酶和線粒體Ca2+轉(zhuǎn)運(yùn)體來(lái)維持。但在興奮毒性中，NMDAR過(guò)度活化允許鈣持續(xù)流入神經(jīng)元，導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)Ca2+超載，鈣穩(wěn)態(tài)失衡，激活一系列酶和途徑，導(dǎo)致神經(jīng)元死亡。鈣調(diào)神經(jīng)磷酸酶和鈣蛋白酶是導(dǎo)致神經(jīng)元死亡的兩個(gè)重要的鈣依賴效應(yīng)物，它們分別介導(dǎo)BH3和p53來(lái)觸發(fā)凋亡途徑。此外，鈣通過(guò)誘導(dǎo)花生四烯酸級(jí)聯(lián)反應(yīng)、抑制GABA和耗盡ATP來(lái)?yè)p傷神經(jīng)[10]。

2.4 線粒體功能障礙線粒體是導(dǎo)致谷氨酸神經(jīng)毒性的另一個(gè)主要因素。線粒體在生物能穩(wěn)態(tài)和鈣信號(hào)調(diào)節(jié)中至關(guān)重要。興奮性毒性引起鈣內(nèi)流導(dǎo)致線粒體膜去極化，通過(guò)消除NMDAR的電壓依賴性鎂阻滯和降低NMDAR激活閾值，從而使非興奮毒性谷氨酸濃度能夠誘導(dǎo)興奮毒性反應(yīng)。此外，線粒體損傷ATP能量池，使神經(jīng)元處于低能和氧化狀態(tài)，產(chǎn)生大量ROS，激活半胱天冬酶和鈣蛋白酶，最終導(dǎo)致細(xì)胞死亡[11]。

2.5 ROS產(chǎn)生谷氨酸受體的過(guò)度活化導(dǎo)致ROS及抗氧化力之間的失衡，稱為氧化應(yīng)激。在興奮毒性情況下，氧化應(yīng)激是由較高濃度的ROS引起的，這與谷氨酸的神經(jīng)毒性直接相關(guān)。ROS是酶失活、脂質(zhì)過(guò)氧化和隨后的膜損傷、DNA改變和凋亡的介質(zhì)。ROS的興奮毒性產(chǎn)生與促氧化酶黃嘌呤氧化酶和NADPH氧化酶的激活和線粒體功能障礙有關(guān)[12]。此外，ROS通過(guò)影響星形細(xì)胞谷氨酰胺合成酶和谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白活性，進(jìn)而破壞谷氨酸-谷氨酰胺循環(huán)和突觸間隙谷氨酸的清除，進(jìn)一步導(dǎo)致胞外谷氨酸增加。

Fig 1 Excitotoxicity mechanism of glutamate

3 谷氨酸興奮毒性在精神疾病中的分子機(jī)制

當(dāng)谷氨酸系統(tǒng)功能障礙時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致神經(jīng)退行性和神經(jīng)精神疾病的發(fā)生，如AD、PD、抑郁癥和癲癇。

3.1 阿爾茨海默病AD是一種年齡依賴性神經(jīng)退行性疾病，以β淀粉樣蛋白 (β-amyloid，Aβ)和過(guò)度磷酸化的tau蛋白聚集為特征。Aβ的跨細(xì)胞擴(kuò)散會(huì)損害神經(jīng)元Ca2+平衡和線粒體功能，并通過(guò)作用于NMDAR和mGluR來(lái)破壞谷氨酸能傳遞，從而發(fā)揮其病理作用。Aβ還可以增加神經(jīng)元和星形膠質(zhì)細(xì)胞的谷氨酸釋放以及降低EAAT的表達(dá)和功能，致細(xì)胞外谷氨酸水平升高激活突觸外NMDAR，誘發(fā)致死途徑，產(chǎn)生興奮毒性[13]。

3.2 帕金森病PD是一種常見(jiàn)的神經(jīng)退行性疾病，臨床癥狀涉及運(yùn)動(dòng)(靜止性震顫、運(yùn)動(dòng)遲緩)、快速眼動(dòng)以及自主神經(jīng)和認(rèn)知等方面的障礙，其病理特征是黑質(zhì)的多巴胺能神經(jīng)元發(fā)生變性和路易小體的出現(xiàn)。谷氨酸過(guò)度激活NMDAR，導(dǎo)致Ca2+流入加劇ROS水平，導(dǎo)致線粒體損傷，增加了對(duì)細(xì)胞死亡的易感性[14]。此外，AMPARs和KARs的過(guò)度激活導(dǎo)致Na+過(guò)載、細(xì)胞內(nèi)高滲透性和急性細(xì)胞腫脹，同時(shí)自由基的增加對(duì)于PD的發(fā)病機(jī)制尤為重要，因?yàn)镾Npc(黑質(zhì)致密部)中的多巴胺能神經(jīng)元特別容易受到氧化應(yīng)激的影響[15]。有人提出，細(xì)胞死亡途徑始于谷氨酸過(guò)度刺激NMDAR并激活，而后具有氧化性谷氨酸毒性的細(xì)胞死亡途徑可以把缺乏突觸后谷氨酸受體的神經(jīng)元?dú)⑺?，后者所需的谷氨酸濃度高于NMDAR激活所需，表明氧化性谷氨酸可能是興奮病毒級(jí)聯(lián)反應(yīng)的一部分，并可能提供一種獨(dú)立于iGluR的細(xì)胞死亡形式，并且比興奮性毒性造成更大的損害。

3.3 抑郁癥抑郁癥是一種慢性疾病并伴有情緒障礙。研究表明，細(xì)胞外谷氨酸水平的增加與抑郁癥有關(guān)，通過(guò)興奮毒性引起神經(jīng)元損傷或死亡[16]。抑郁癥中谷氨酸功能障礙的體內(nèi)證據(jù)主要來(lái)自質(zhì)子磁共振波譜(1H-MRS)，這是一種檢測(cè)神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)的成像技術(shù)，能夠評(píng)估大腦谷氨酸和谷氨酸/谷氨酰胺水平。此外，一些谷氨酸能基因與情緒障礙有關(guān)，包括GRIA3，其編碼AMPA受體；GRIK4和GRIK2，其編碼紅藻氨酸受體；和GRM7，一種編碼代謝型受體的基因。目前，抗抑郁的谷氨酸能調(diào)節(jié)劑主要有以下幾類[17-18]：(1)廣譜谷氨酸能調(diào)節(jié)劑：氯胺酮、艾氯胺酮、右美沙芬、右美沙芬奎尼丁、AVP-786、一氧化二氮、AZD6765；(2)GluN2B特異性NMDA受體拮抗劑：曲唑酮MK-0657；(3)甘氨酸位點(diǎn)調(diào)節(jié)劑：D-環(huán)絲氨酸、雷帕斯汀(GLYX-13)、肌氨酸、AV-101；(4)代謝型谷氨酸受體調(diào)節(jié)劑：AZD2066、RO4917523、JNJ40411813/ADX71149和RO4995819。

3.4 癲癇癲癇是最常見(jiàn)的神經(jīng)系統(tǒng)疾病之一，其中又以顳葉癲癇為主，特點(diǎn)是局灶性癲癇發(fā)作。癲癇發(fā)作及神經(jīng)元的死亡可能與細(xì)胞興奮毒性和細(xì)胞外谷氨酸水平的增加有關(guān)，包括[19]：(1)由EAAT3表達(dá)增強(qiáng)并通過(guò)增加胞內(nèi)谷氨酸而導(dǎo)致癲癇發(fā)作時(shí)谷氨酸釋放的增加；(2)星形膠質(zhì)細(xì)胞谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體EAAT1和EAAT2表達(dá)減少導(dǎo)致細(xì)胞外谷氨酸增多；(3)星形膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙導(dǎo)致胞外鉀濃度增加和水通道失衡更容易誘發(fā)癲癇的發(fā)作；(4)谷氨酸引起的鈣超載和線粒體功能障礙導(dǎo)致ROS和NO的產(chǎn)生增加。

4 谷氨酸能系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑

谷氨酸能系統(tǒng)在多種神經(jīng)疾病中起著如此重要作用，因此，針對(duì)谷氨酸興奮毒性，已進(jìn)行了大量的藥物研究與開(kāi)發(fā)。在這里主要綜述廣譜谷氨酸調(diào)節(jié)劑、化合物和中草藥天然成分對(duì)谷氨酸系統(tǒng)的調(diào)節(jié)作用。

4.1 廣譜谷氨酸調(diào)節(jié)劑[20]氯胺酮是一種NMDAR拮抗劑，也是迄今為止最好的谷氨酸能調(diào)節(jié)劑。氯胺酮與傳統(tǒng)抗抑郁藥不同，其對(duì)難治性抑郁癥患者、SRI和SNRI反應(yīng)遲鈍癥狀以及其他抑郁患者群體具有顯著、持久、快速的抗抑郁獨(dú)特效果[21]。在過(guò)去5年中，有100多項(xiàng)氯胺酮臨床Ⅲ期試驗(yàn)，通過(guò)聯(lián)合療法及多種給藥方案，研究其在術(shù)后鎮(zhèn)痛、自殺威脅、產(chǎn)后抑郁癥、難治性抑郁癥、認(rèn)知功能障礙、精神分裂癥和酒精濫用方面的治療效果。值得注意的是，誤用、濫用和對(duì)氯胺酮成癮會(huì)導(dǎo)致氯胺酮的幾種急性副作用，表現(xiàn)為消化障礙、視覺(jué)幻覺(jué)、分離性副作用，甚至肝臟和膀胱損傷。

美金剛是NMDAR拮抗劑，具有快速的開(kāi)/關(guān)動(dòng)力學(xué)，可調(diào)節(jié)谷氨酸能功能障礙。美金剛在多項(xiàng)臨床Ⅲ期試驗(yàn)中進(jìn)行了研究，分別針對(duì)AD、雙相情感障礙、缺血性卒中、自閉癥、PD、血管性癡呆和認(rèn)知障礙等疾病。右美沙芬作為非處方鎮(zhèn)咳藥已使用了50多年，其可阻斷NMDAR，具有抑制谷氨酸興奮性毒性的作用。右美沙芬正被開(kāi)發(fā)為與安非他酮的聯(lián)合療法，用于治療重度抑郁癥、難治性抑郁癥和AD。

氯胺酮作為非競(jìng)爭(zhēng)性NMDAR拮抗劑，急性給藥可對(duì)耐藥性患者產(chǎn)生快速而持續(xù)的抗抑郁作用，但其如何快速發(fā)揮療效，可能與其代謝物密切相關(guān)。美金剛通常用于治療中重度AD，但其在其他疾病治療中也表現(xiàn)出優(yōu)越的效果，然而沒(méi)有廣泛應(yīng)用，可能仍需深入研究具體機(jī)制。右美沙芬被認(rèn)為是非競(jìng)爭(zhēng)性NMDAR拮抗劑，但其與幾種單胺能受體結(jié)合，并可能通過(guò)這些受體產(chǎn)生類似于傳統(tǒng)抗抑郁藥的抗抑郁樣作用。總的來(lái)說(shuō)，這些廣譜谷氨酸調(diào)節(jié)劑繼續(xù)開(kāi)發(fā)的潛能仍然非常大。

4.2 化合物作為GluN2B亞基調(diào)節(jié)劑[22]與廣譜通道阻滯劑相比，亞型選擇性NMDA受體拮抗劑顯示出更高的選擇性和安全性。目前，針對(duì)GluN2B亞基的化合物研究一直占據(jù)高位。據(jù)專利調(diào)查顯示，Janssen Pharmaceutica公司提交了6項(xiàng)專利，其中包括639種取代4-氮雜吲哚衍生物、111種吡唑衍生物、118種三唑化合物、另外716種三唑衍生物、612種咪唑并吡啶衍生物和203種吡啶/嘧啶衍生物作為GluN1/GluN2B調(diào)節(jié)劑。通過(guò)競(jìng)爭(zhēng)性結(jié)合實(shí)驗(yàn)和體外功效值來(lái)分析化合物對(duì)含GluN2B的NMDA受體的親和力并確定化合物的IC50值。其他研究?jī)?nèi)容還包括化合物的一般合成步驟、質(zhì)譜、質(zhì)子核磁共振和鉀通道抑制試驗(yàn)。

其他公司GluN1/GluN2B亞單位拮抗劑的化合物研究包括二氟乙基吡啶衍生物、雜環(huán)化合物、八氫-環(huán)戊烯并吡啶類化合物、吡啶衍生物和新型咪唑并吡啶類化合物，通過(guò)Ca2+內(nèi)流分析、HEK293細(xì)胞、離體受體占據(jù)、hERG通道抑制、腦滲透潛力和小鼠強(qiáng)迫游泳等，對(duì)化合物進(jìn)行生物學(xué)評(píng)價(jià)。主要疾病研究集中在PD、驚厥、重度抑郁癥、雙相情感障礙上。

目前，大多的化合物研發(fā)都集中在選擇性靶向NMDAR的亞型，特別是GluN1/GluN2B選擇性變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。事實(shí)上，GluN1/GluN2B化合物調(diào)節(jié)劑在動(dòng)物模型中也表現(xiàn)出良好的效果，雖然臨床效果與安全性還有待確認(rèn)，但其拓展了新結(jié)構(gòu)的治療作用，并推動(dòng)發(fā)現(xiàn)NMDA受體參與新的疾病。

4.3 中草藥成分作為谷氨酸能系統(tǒng)調(diào)節(jié)劑[23]中草藥成分通過(guò)減少谷氨酸釋放來(lái)減輕神經(jīng)毒性。金合歡素是一種源自苦林盤的天然黃酮，通過(guò)抑制谷氨酸從Cav2.2和Cav2.1通道的釋放，從而防止海馬的神經(jīng)毒性。此外，人參總皂苷、松果菊苷和菝葜中的氧化白藜蘆醇通過(guò)干擾谷氨酸的釋放來(lái)減輕興奮毒性，在AD和癲癇模型中發(fā)揮作用。當(dāng)谷氨酸過(guò)度釋放，中草藥成分可通過(guò)增加谷氨酸攝取來(lái)減少突觸間隙中谷氨酸的濃度，進(jìn)而預(yù)防興奮毒性。大蒜提取物(AGE)、紫草酸鎂(MLB)、丹參酮IIA、五味子乙素、α細(xì)辛腦以及人參皂苷Rd和Rb1，通過(guò)促進(jìn)谷氨酸的攝取和增加GLT-1的表達(dá)，從而降低興奮性神經(jīng)元活動(dòng)。此外，中草藥成分還通過(guò)拮抗NMDAR和隨后Ca2+動(dòng)員來(lái)減輕興奮毒性，其中石杉?jí)A甲、MLB、異甘草素以及人參皂苷中成分Rg1、Rb1和Rg3，在PD、AD、癲癇和腦損傷中具有保護(hù)作用。此外，三七皂苷R1 (NTR1)、鉤藤堿(RIN)和氧化苦參堿通過(guò)調(diào)節(jié)亞單位NR2B保護(hù)神經(jīng)元免受谷氨酸誘導(dǎo)的興奮毒性，在AD和癲癇中發(fā)揮重要作用。

中草藥天然成分在谷氨酸興奮毒性的研究中，表現(xiàn)出巨大潛力，目前已有部分被批準(zhǔn)進(jìn)行臨床試驗(yàn)，個(gè)別已批準(zhǔn)用于治療。其中，石杉?jí)A甲在中國(guó)已被批準(zhǔn)用于治療AD。石杉?jí)A甲的幾項(xiàng)隨機(jī)臨床試驗(yàn)，表明其能改善AD患者的認(rèn)知功能和日常生活活動(dòng)。其他正在進(jìn)行臨床試驗(yàn)的還有治療PD的人參皂苷Rb1以及治療AD的β-細(xì)辛腦。中草藥通過(guò)調(diào)節(jié)谷氨酸釋放、谷氨酸攝取、谷氨酸受體，在臨床前實(shí)驗(yàn)中效果顯著，同時(shí)在臨床試驗(yàn)中也表現(xiàn)出巨大的治療優(yōu)勢(shì)。

5 總結(jié)與展望

谷氨酸興奮毒性依賴于多種途徑，這些途徑涉及多種細(xì)胞調(diào)節(jié)機(jī)制。主要由谷氨酸變化伴隨的細(xì)胞內(nèi)鈣超載、突觸外NMDAR受體過(guò)度激活、谷氨酸轉(zhuǎn)運(yùn)體不足、線粒體功能障礙和氧化應(yīng)激而導(dǎo)致。值得注意的是，也有報(bào)道NMDAR誘導(dǎo)的興奮毒性依賴GluN2A和GluN2B二者的過(guò)度激活[24]。此外，一些神經(jīng)退行性疾病AD、PD、抑郁癥和癲癇表現(xiàn)出興奮毒性特征。因此，可以從谷氨酸合成、谷氨酸釋放、谷氨酸傳遞和谷氨酸清除出發(fā)，尋找新的治療靶點(diǎn)，通過(guò)增強(qiáng)促生存途徑和阻斷死亡途徑減少神經(jīng)元死亡，治療谷氨酸能系統(tǒng)介導(dǎo)的興奮性毒性。最后，興奮毒性的產(chǎn)生并不只與谷氨酸能系統(tǒng)關(guān)聯(lián)，還與GABA能系統(tǒng)密切相關(guān)，二者的不平衡可能是導(dǎo)致興奮毒性的另一個(gè)原因。

目前，GluN1/ GluN2B拮抗劑是迄今為止研究最深入的候選藥物，有望挖掘其巨大的治療潛力。然而，大部分亞型調(diào)節(jié)劑的臨床研究未能達(dá)到理想的效果，可能是體內(nèi)靶點(diǎn)參與不足，以及動(dòng)物模型未能正確反映人類疾病。對(duì)此，可使用一些先進(jìn)技術(shù)幫助藥物的開(kāi)發(fā)，如GluN1/GluN2B靶向成像探針技術(shù)。此外，可看出中草藥天然成分對(duì)谷氨酸能系統(tǒng)具有巨大的調(diào)節(jié)潛力。與合成化合物相比，這些天然產(chǎn)物具有化學(xué)多樣性、天然的抗氧化特性、可吸收代謝，可為復(fù)雜靶點(diǎn)產(chǎn)生先導(dǎo)候選藥物。然而，在中草藥的天然成分最終成為治療神經(jīng)疾病的藥物前，還需考慮以下問(wèn)題，天然成分如何通過(guò)血腦屏障增強(qiáng)功效？天然成分的毒副作用大?。刻烊怀煞质羌膊√禺愋赃€是大腦區(qū)域特異性或是谷氨酸受體亞型特異性的？明確這些特點(diǎn)，也許可為更復(fù)雜的中藥復(fù)方開(kāi)發(fā)和走向世界提供新思路。