Bio Psychiatry：斯坦福大学团队揭示氯胺酮诱发过度运动机制

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氯胺酮因其麻醉、镇痛和抗抑郁作用而受到关注，这些效果可能通过多个神经调节系统实现。在人体中，阿片受体（OR）拮抗剂纳曲酮能阻断氯胺酮的抗抑郁效应，这可能是其区别于其他NMDA受体拮抗剂的关键机制。

基于此，2025年5月6日，斯坦福大学精神病学与行为科学系Matthew B. Pomrenze团队在Biological Psychiatry杂志发表了“Ketamine evokes acute behavioral effects via μ-opioid receptor expressing neurons of the central amygdala”，揭示了氯胺酮通过激活中央杏仁核中表达μ-阿片受体的神经元，引发急性行为反应。

为了更好地理解这一机制，研究人员使用雄性和雌性野生型小鼠进行了实验，筛选出一种可通过阿片受体拮抗剂逆转的氯胺酮行为反应，包括运动激活、镇痛及强迫游泳测试等行为范式。全脑cFos表达成像显示，在是否使用纳曲酮的情况下，中央杏仁核（CeA）神经元的活动差异最为显著。进一步研究发现，表达μ型阿片受体（MOR）和PKCδ的CeA神经元在纳曲酮作用下被显著激活，并且特异性地干扰CeA中的MOR功能能够阻断氯胺酮引发的运动激活效应。这些数据表明，氯胺酮通过作用于中央杏仁核神经元上表达的MOR受体来产生急性运动兴奋行为。

图一 氯胺酮引起的过度运动依赖于阿片受体

氯胺酮在实验动物中具有明确的急性与亚急性行为效应，但哪些行为反应最能反映氯胺酮与OR之间的相互作用尚不清楚。为了识别那些可以被广谱阿片受体拮抗剂纳曲酮所逆转的行为效应，作者进行了多项行为实验。在旷场测试中，给雄性野生型小鼠注射纳曲酮或生理盐水，30分钟后给予氯胺酮。结果显示，仅接受生理盐水预处理的小鼠在使用氯胺酮后表现出明显的运动增加，而纳曲酮预处理组则显著抑制了这种效应。单独使用纳曲酮对运动没有明显影响。有趣的是，在雌性小鼠中虽然也观察到了氯胺酮诱导的过度运动，但这一效应未被纳曲酮阻断，提示可能存在性别差异。为探讨阿片受体是否仅参与氯胺酮引发的过度运动，作者也测试了另一种兴奋剂可卡因诱发的运动活性是否会被纳曲酮阻断。结果显示，无论是否使用纳曲酮可卡因引起的运动量没有显著差异。此外，通过测量小鼠步态发现，氯胺酮和可卡因对步态的影响不同，表明这两种药物的作用机制不同。类似分析还显示，纳曲酮能够阻止氯胺酮对步态的影响，进一步支持其对运动激活的阻断作用。在NMDA受体拮抗剂中，是否只有氯胺酮会引起阿片受体依赖的过度运动？作者用MK-801进行了类似实验，结果表明MK-801的作用机制不同于氯胺酮。由于纳曲酮并非针对某一特定阿片受体亚型，作者进一步测试了选择性κ-阿片受体拮抗剂norBNI和μ-阿片受体拮抗剂β-FNA对氯胺酮诱发运动的影响。结果显示，norBNI未能显著阻断氯胺酮的运动效应，而β-FNA则有效将其降低至对照水平，说明氯胺酮引发的过度运动主要依赖于MOR的激活。氯胺酮是一种已知的强效镇痛药，但作者发现纳曲酮并未影响氯胺酮在任一测试中的镇痛作用，提示其镇痛机制可能不涉及阿片受体。已有大量研究表明氯胺酮具有快速抗抑郁作用，作者在实验中采用连续10天饮用含皮质酮的饮水方式建立慢性应激模型，该模型显著增加了强迫游泳测试中的不动时间。无论是应激还是非应激小鼠，在注射较高剂量氯胺酮24小时后，不动时间都显著减少，但预先注射纳曲酮的小鼠与仅注射氯胺酮的小鼠之间无显著差异，说明这一效应似乎不依赖阿片受体。这些数据表明，氯胺酮依赖于MOR的促运动效应，最能反映出在人类身上所发现的氯胺酮的抗抑郁作用依赖于OR这一情况。在小鼠中，氯胺酮对疼痛的作用以及在广泛用于研究氯胺酮类抗抑郁效应的实验中，并不需要阿片受体的参与。

图二 全脑活动图谱将氯胺酮与OR的相互作用定位到CeA

大多数关于氯胺酮抗抑郁机制的研究集中在前额叶皮层和海马的结构与功能变化上，并通过强迫游泳测试等行为范式进行评估。为了识别介导氯胺酮与MOR相互作用的神经基础，作者以氯胺酮引发的运动效应为指标，利用全脑成像技术对小鼠大脑中的神经活动进行了系统分析。作者采用UNRAVEL结合光片显微成像的方法，在iDISCO+透明化的小鼠全脑中量化神经活动标志物cFos的表达水平。实验使用了Fos2A-iCreER（TRAP2）；Ai14小鼠，以便同时获得两种独立的全脑活动读数：cFos蛋白表达和tdTomato荧光标记。每只小鼠先后接受不同处理（生理盐水+氯胺酮或纳曲酮+氯胺酮），间隔一周并在药物处理后90分钟灌流取脑。固定后的大脑半球分别染色、透明化，并通过光片荧光显微镜获取三维图像。主要分析目标是比较生理盐水+氯胺酮组与纳曲酮+氯胺酮组在全脑体素水平上的cFos表达差异。作者发现了多个激活的热点区域，并通过统计这些区域内cFos阳性细胞的密度加以验证。进一步通过tdTomato标记细胞的密度分析，确认了这些热点区域的有效性。其中有三个区域在cFos细胞密度比较中仍然显著。虽然氯胺酮本身可轻度增加cFos阳性细胞数量，尤其是在中央杏仁核的后部区域，但纳曲酮处理组表现出更明显的增强效应。与生理盐水组相比，纳曲酮+氯胺酮组的cFos阳性细胞数量升高程度与纳曲酮单独处理组相似，且两者均高于氯胺酮单独处理组。综合行为学结果与成像数据，认为纳曲酮对阿片能中央杏仁核神经元的去抑制作用足以阻断氯胺酮引起的过度运动。

图三 CeA中的MORs对于氯胺酮产生的促运动效应起着关键作用

为了探究纳曲酮激活的CeA神经元的分子表型，作者评估了cFos阳性神经元与μ-阿片受体阳性神经元之间的重叠情况。重点关注了CeA中两个主要且功能不同的神经元群体：一类表达蛋白激酶Cδ（PKCδ），另一类表达SST，这两类神经元在恐惧学习和焦虑状态中起关键作用。为了观察CeA中被激活的神经元是否表达MOR、PKCδ或SST，作者在注射纳曲酮30分钟后取材，并对CeA切片进行了荧光原位杂交分析。在进一步标记细胞类型时，作者发现Fos阳性的神经元主要出现在PKCδ阳性细胞中，而在SST阳性细胞中则几乎没有。此外，大多数表达Oprm1的Fos阳性细胞也同时表达PKCδ。为了探究CeA中的MOR在氯胺酮运动效应中的重要性，作者在雄性野生型小鼠的CeA中植入双侧导管。在给予氯胺酮前5分钟，向CeA微量注射快速可逆的MOR拮抗剂CTAP或生理盐水并在旷场测试中观察其行为反应，一周后采用交叉设计重复实验。结果显示，向CeA注射CTAP显著降低了氯胺酮引起的运动激活，表明CeA中MOR的激活在该行为中发挥了作用。随后单独测试CTAP的效果显示，它本身对运动行为没有显著影响。作者发现，连续三天每天腹腔注射20 mg/kg氯胺酮可在小鼠中引起明显的运动激活效应。作者在Oprm1条件性敲除小鼠中注射AAV-Cre-eGFP病毒，选择性地在CeA中敲除Oprm1基因。在注射对照病毒的小鼠中，氯胺酮仍能显著增强运动行为；而通过AAV-Cre-eGFP敲除中央杏仁核Oprm1的小鼠，在所有时间点上都失去了氯胺酮诱发的运动效应。综上所述，这些结果表明，CeA神经元中的μ-阿片受体对于氯胺酮引发的运动激活是必不可少的。

总结

这一研究揭示了氯胺酮通过CeA中表达MOR的神经元引发急性行为效应的机制。虽然氯胺酮能够引起多种行为效应，但并非所有这些效应都依赖于阿片受体。例如，氯胺酮的镇痛和抗抑郁样效应并不依赖于阿片受体，而其引发的过度运动则明显依赖于MOR。通过揭示中央杏仁核中表达MOR的神经元在氯胺酮行为效应中的重要作用，研究为未来的神经科学研究和临床应用开辟了新的方向。

文章来源

https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2025.04.020