Nat Commun丨伊博格碱类似物如何成为“成瘾治疗”的新宠？

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伊博格碱Ibogaine是西非中部原生植物伊博格（Tabernanthe iboga）的主要精神活性碱，最近全球范围内使用伊博加植物或纯伊博格碱治疗药物成瘾、创伤、绝望和精神饥饿等危机。伊博格碱引发的迷幻效应包括梦境状态、全景记忆回忆、死亡和重生体验、个人创伤面对和恶习改变。伊博格碱独特地能够快速中断阿片类药物依赖，减少阿片类药物戒断症状。尽管尚需通过控制临床试验证明临床疗效，但伊博格碱的抗成瘾效应已经在大量个案报告和开放标签临床试验中得到充分记录，包括快速和长期缓解药物渴望、增加戒断时间，以及减少药物依赖、创伤后压力障碍和脑损伤患者的焦虑和抑郁症状。

图源 Nature Communications

伊博格碱具有复杂的化学结构，其色胺基团嵌入异喹啉环中，形成多环色胺系统，定义伊博加碱类（图1a、d）。伊博格碱的药理学也很复杂，由伊博格碱及其主要代谢产物诺伊博格碱引起，具有多模态多药效特征，通过多种作用方式调节多个分子目标和信号通路，包括N-甲基-D-天冬氨酸受体（N-methyl-D-aspartate receptor, NMDAR，一种离子通道阻滞剂）、α3β4烟碱受体（α3β4 nicotinic receptor, α3β4 nAChR，一种拮抗剂）、血清素转运蛋白（serotonin transporter, SERT，抑制剂和药理伴侣）和κ-阿片受体（kappa opioid receptor, KOR，一种激动剂）等。从机理上看，伊博格碱似乎桥接了多种不同类型的精神活性物质（麻醉性致幻药（如苯环丙胺phencyclidine（PCP）或氯胺酮ketamine），卡帕kappa类鸦片受体激动剂（如沙尔维诺林A salvinorin A或U50,488）和单胺再摄取抑制剂（如丙胺嗪imipramine）），但与经典精神活性物质不同，不与5-羟色胺2型受体（5-hydroxytryptamine type 2 receptors, 5-HT2R）相互作用，这使得伊博格碱与典型的致幻剂不同。

哥伦比亚大学Dalibor Sames团队在Nature Communications期刊上发表研究论文Oxa-Iboga alkaloids lack cardiac risk and disrupt opioid use in animal models，他们通过优化镍催化和钯催化的7元环形成工艺，实现了含苯并呋喃的伊博格类似物的模块化制备，并开发了一种基于伊博格碱基架的全新合成方法，这些合成类似物在伊博格的药理学背景下显示出大幅增强的κ受体活性，构成了一个独特的伊博格类生物碱类。这些氧杂-伊博格Oxa-iboga化合物在治疗鸦片类药物成瘾方面表现出优异的效果，它们能有效抑制吗啡、海洛因和芬太尼的摄入，逆转长期存在的鸦片类药物引起的痛觉过敏，并抑制啮齿动物复发模型中的鸦片类药物寻求。

图1 得益于高效的从头化学合成方法，通过对伊博格碱结构进行化学修饰发现一种新型伊博格碱类——氧杂伊博格Oxa-iboga

氧杂-伊博格Oxa-iboga类似物是具有部分受体信号传导功效的κ鸦片受体KOR激动剂，具有部分受体信号效率，对其药理学研究发现，氧杂伊博格化合物能保持对5-羟色胺重摄抑制活性和对α3β4尼古丁受体和NMDA受体的抑制活性。

图2 研究氧代伊博格化合物对KOR受体相关上游和下游分子信号通路的影响

本研究开展了多项动物行为学实验，用以验证伊博格类似化合物在抑郁、成瘾等相关行为方面的治疗作用及其作用机制。

强迫游泳实验 Forced swim test, FST

为了评估氧杂伊博格化合物在抑郁相关行为方面的潜在治疗作用，研究人员开展了强迫游泳实验（Forced swim test, FST），这是一种常用于评估抑郁相关行为的动物模型，该实验通过观察小鼠在受限环境中的无助行为来评估抑郁样症状。

该实验在本研究中的具体开展方法如下。首先将小鼠安置在实验设施中一周，之后由一位男性实验员对它们进行大约5分钟的处理测试。所有的实验都是由同一位男性实验者进行的。在FST试验当天，先对小鼠进行称重，并于实验前30分钟转移至试验室。

小鼠分别给予0.85%的生理盐水（皮下注射）、15mg/kg的丙咪嗪imipramine（腹腔注射）、ED80（5.4mg/kg）或>ED95（10mg/kg）剂量的oxa-noribogaine（皮下注射）。注射生理盐水或丙咪嗪后15分钟，或注射oxa-noribogaine后30分钟，将每只小鼠轻轻地置于一个装满水（高度18厘米）的圆柱体（有机玻璃，高40厘米，直径22厘米）中，水温保持在23.8-25.0°C。老鼠被允许在水中游泳6分钟，然后被取出、擦干，并返回它们的笼子。实验结束之后，使用Noldus FST评分软件对视频录像进行分析，以获得静止不动的时间分数。在实验开始之前，老鼠对FST圆柱体的视野就被遮挡了。在6分钟测试中，只分析最后的4分钟，以记录老鼠不动的时间。所有FST测试都在12:00到18:00之间进行。实验结果使用非配对t检验、双尾检验以及Welch校正进行统计分析。

强迫游泳实验FST已广泛应用于评估抗抑郁药物的疗效。研究人员通常会将实验组小鼠与阳性对照组（给予已知抗抑郁药物）以及阴性对照组（给予生理盐水）进行比较。如果实验组小鼠的无动作时间显著短于阴性对照组,而与阳性对照组无显著差异，则表明该化合物具有潜在的抗抑郁作用。此外，强迫游泳实验还可以用于评估新型化合物在抑郁相关行为方面的作用。例如，本研究中评估了oxa-noribogaine在FST中的作用。结果显示，oxa-noribogaine在ED80（5.4 mg/kg）和ED95（10 mg/kg）剂量下，与阳性对照组盐酸咪替林imipramine相当，可以显著降低小鼠的无动作时间，表明其具有抗抑郁样作用。

图3 Oxa-noribogaine是一种体内非典型KOR激动剂，在有效镇痛剂量下不会引起厌恶感，也不会产生类似抑郁的副作用

条件性位置偏好实验, CPP

为了评估oxa-noribogaine和epi-oxa-noribogaine的成瘾性和奖赏效应，研究人员开展了条件性位置偏好实验（Conditioned place preference, CPP），这是一种常用于评估药物成瘾性和奖赏效应的动物模型，利用动物对环境的偏好来反映其对药物的渴求和奖赏效应。

小鼠在三室设备中进行场景条件训练，设备由两个大小相同的室（16.8×12.7×12.7 cm）组成，室的颜色（黑、白）和地板（网格、条形）不同，由一个中间室（7.2×12.7×12.7 cm）隔开，中间室配有计算机控制的门和红外二极管。小鼠在前测试阶段被置于中间室，自由探索20分钟，记录每个室的停留时间、活动和进入次数。然后，小鼠被随机分配到药物配对室，进行三次两天的配对循环。在配对过程中，小鼠分别接受可卡因、吗啡、oxa-noribogaine或epi-oxa-noribogaine的注射，并被限制在药物配对室30分钟。最后，小鼠被置于中间室，自由探索15分钟，记录同样的依赖变量。通过计算药物配对室和载体配对室的停留时间差异，评估小鼠的CPP得分，数据使用成对t检验或二因ANOVA进行分析。

本研究中评估了oxa-noribogaine和epi-oxa-noribogaine在CPP实验中的作用。结果显示，与安慰剂组相比，给予10 mg/kg和40 mg/kg剂量的oxa-noribogaine可以显著增加小鼠在药物配对环境中的停留时间，表明oxa-noribogaine具有奖赏效应和成瘾潜力。而epi-oxa-noribogaine在相同剂量下则未观察到此类效果。此外，CPP实验还可用于评估药物戒断后的负性情绪和渴求。在戒断期间，如果动物在之前接受药物处理的环境中表现出更多的负性情绪和渴求行为，则说明该药物具有较强的成瘾性和戒断反应，这可以为理解成瘾机制和开发新的戒毒治疗方法提供了重要依据。

图4 氧杂伊博格类似物在成年人原代心肌细胞中没有表现出心律失常的风险

自身给药实验 Self-administration, SA

研究人员还开展了自身给药实验（Self-administration）已进一步验证评估药物成瘾性和奖赏效应，该动物模型利用动物自主给药的行为来反映其对药物的渴求和奖赏效应。

在该研究中，为了与伊博格碱类进行直接比较，探究人员选择noribogaine作为对照药物，因为它是伊博格碱在人类和大鼠体内的主要和长期循环分子种类，且在大鼠鸦片自主管理模型中显示出与伊博格碱相似的效果。研究人员选择的noribogaine剂量（40mg/kg，腹腔内）曾经显示出完全抑制吗啡自主管理的能力。首先，大鼠被训练学会按压操作杆来获得食物奖赏，然后通过手术植入静脉导管，使大鼠能够自主给药。在正式实验中，当大鼠按压操作杆时，会通过静脉注射获得一定剂量的药物（如吗啡、可卡因等）。如果大鼠表现出持续不断地按压操作杆来获得药物，说明该药物具有成瘾性和奖赏效应。本研究中评估了oxa-noribogaine和epi-oxa-noribogaine在自我给药实验中的作用。结果显示，与安慰剂组相比，给予10 mg/kg和40 mg/kg剂量的oxa-noribogaine可以显著增加大鼠对吗啡和芬太尼的自我给药行为，表明oxa-noribogaine具有成瘾潜力，相反，epi-oxa-noribogaine在相同剂量下则未观察到此类效果。此外，自我给药实验还可用于评估药物戒断后的负性情绪和渴求。如果在戒断期间，动物表现出更多的自我给药行为，则说明该药物具有较强的成瘾性和戒断反应。

图5 Oxa-noribogaine诱导大鼠吗啡、海洛因和芬太尼自给行为的急性及持久抑制

图6 单剂量Oxa-noribogaine可以有效抑制大鼠阿片类药物反应的恢复，并长期缓解阿片类药物诱导的痛觉过敏

研究发现oxa-noribogaine可以通过激活κ-阿片受体（KOR）增加中脑腹侧区（ventral tegmental area, VTA）和内侧前额叶皮质（medial prefrontal cortex, mPFC）中神经营养因子GDNF（glial cell line derived neurotrophic factor）的表达，这可能是oxa-noribogaine发挥长期治疗效果的潜在机制之一。此外，KOR拮抗剂aticaprant能够阻止oxa-noribogaine诱导的GDNF表达增加，也进一步证实了这一作用机制。其次，与noribogaine相比，oxa-noribogaine在抑制吗啡、海洛因和芬太尼摄入以及减少这些药物诱发的再次寻药行为方面表现更优异，这表明oxa-noribogaine可能是一种更有潜力的成瘾治疗药物。此外，单次给予oxa-noribogaine可以长期缓解阿片类药物诱发的痛觉过敏（Opiate induced hyperalgesia, OIH）状态，这为治疗阿片类药物成瘾及其并发症提供了新的思路。

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