關(guān)于重度抑郁癥(Major depressive disorder，MDD)病理機制，已有的神經(jīng)環(huán)路功能受損說（杏仁核-內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)內(nèi)隱情緒調(diào)節(jié)環(huán)路、腹側(cè)紋狀體/伏隔核-內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)獎賞神經(jīng)環(huán)路)、神經(jīng)遞質(zhì)說、下丘腦–垂體–腎上腺軸應(yīng)激反應(yīng)功能調(diào)節(jié)受損說，腸-腦軸微生物菌群代謝說等廣泛流行，眾說紛紜。

       理論來源于實踐，但一切理論須在實踐中來檢驗和才能發(fā)展。

       氟西?。‵luoxetine）、西酞普蘭（Citalopram）等選擇性5-HT再攝取抑制劑（Selective Serotonin Reuptake Inhibitors，SSRIs)，可選擇性阻斷突觸前膜對5-HT的再攝取，通過間接提升突觸間隙5-HT濃度而維持神經(jīng)元的興奮性，具有抗抑郁作用。由此產(chǎn)生了MDD單胺能遞質(zhì)假說。但后來的臨床實踐顯示，SSRIs治療起效慢，無法快速緩解抑郁癥狀及自殺風險，大多數(shù)接受SSRIs治療的患者未能實現(xiàn)癥狀和功能的完全恢復，并伴有難以預期的病情波動。另外，約有1/3的患者對治療無效或抵抗，這類抑郁癥被稱為難治性抑郁癥（treatment-resistant depression，TRD） ^[1] 。而TRD患者復發(fā)率、致殘率和自殺率顯著高于普通MDD患者。這說明，單胺遞質(zhì)假說并沒有觸MDD發(fā)病機理和治療的本質(zhì)。

       氯胺酮（Ketamine）從1966年開始作為手術(shù)麻醉劑和鎮(zhèn)痛藥在臨床使用 ^[2] ，被發(fā)現(xiàn)具有極佳抗抑郁效果，成為最成功抗抑郁藥之一。它由一對同分異構(gòu)體R-氯胺酮 (arketamine)和S-氯胺酮 (esketamine)等量混合組成的外消旋混合物(racemic mixture)。而新上市的鼻噴霧劑艾司氯胺酮（Spravato）的藥效成份為其中的S-氯胺酮。這兩種藥的療效相當，可在2-3個小時內(nèi)緩解減輕TRD患者癥狀和自殺傾向。

       氯胺酮類制劑的抗抑郁作用引起了科學界的極大關(guān)注。谷氨酸（Glutamate，Glu）是哺乳動物腦內(nèi)最豐富興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，以大腦皮層和海馬含量最高，其神經(jīng)突觸占腦內(nèi)總突觸數(shù)量的60%-80%。一般認為，氯胺酮通過阻斷離子型谷氨酸受體（ionotropic glutamate receptor，iGluR）中的NMDA受體N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受體，造成細胞膜對Ca2+、K+、Mg2+等陽離子通透性的改變，經(jīng)一系列信號轉(zhuǎn)導通路介導了抗抑郁活性。在谷氨酸能神經(jīng)系統(tǒng)-NMDA受體理論指導下，近年來，我國學者在此領(lǐng)域的多項研究取得突破性進展。一是用遺傳學方法確定了艾司氯胺酮靶向N-甲基-D-天冬氨酸受體(NMDAR)受體的GluN2A 亞基是抗抑郁作用的直接靶點，并不參與藥物致幻副作用的介導過程 ^[3] 。二是解析了快速抗抑郁效應(yīng)鏈條上與S-氯胺酮結(jié)合的離子型NMDA受體三維結(jié)構(gòu)，確定了S-氯胺酮在NMDA受體上的結(jié)合位點。發(fā)現(xiàn)表明 GluN2A亞型中的 Asn614 位點與R-氯胺酮的親和力高于S-氯胺酮。因此，驗證了R-氯胺酮比S-氯胺酮具有更持久、更安全抗抑郁作用的推測 ^[4] 。 該項目研究結(jié)論對氯胺酮衍生物和代謝物設(shè)計靶向人類 NMDA 受體的新型抗抑郁藥具有重要引領(lǐng)意義 ^[5] 。三是，驗證了在傳統(tǒng)皮質(zhì)-邊緣系統(tǒng)情緒調(diào)節(jié)神經(jīng)環(huán)路外一個全新效用腦區(qū)——外側(cè)僵核（lateral habenula, LHb)在抑郁癥發(fā)病和治療中的關(guān)鍵角色，以及低血藥濃度下超長療效持續(xù)時間的全新機制 ^[6] 。此外，在谷氨酸神經(jīng)元、Ca2+通道之外，發(fā)現(xiàn)主要定位于大腦膠質(zhì)細胞Kir4.1鉀通道參與LHb腦區(qū)神經(jīng)環(huán)路對抑郁樣行為的調(diào)控 ^[7] 。星形膠質(zhì)細胞Kir4.1介導的“K+空間緩沖”功能，可清除胞外因神經(jīng)活動累積的K+，從而維持大腦鉀離子穩(wěn)態(tài)并間接調(diào)控神經(jīng)元興奮性，揭示鉀通道Kir4.1作為快速抗抑郁藥物新靶點的有效性 ^[8] 。

       氯胺酮，即毒品“K粉”，有致幻、分離樣精神類癥狀等副作用和致癮性。只能在醫(yī)務(wù)人員監(jiān)督給藥，并在用藥后需至少接受兩個小時的健康監(jiān)測，且治療期間的大量哺乳期婦女無法給嬰兒哺乳。這類藥物安全性和使用便利性，群眾顯然不滿意。

       在目前對于MDD生物學基礎(chǔ)仍不明確的條件下，抗抑郁效應(yīng)所伴發(fā)的精神類毒副作用，更顯出谷氨酸能神經(jīng)系統(tǒng)-NMDA受體理論的不完善?？茖W界還需要對MDD病機及治療原理做更全面、更深入的理解。

一、抑郁癥GABA能中間神經(jīng)元調(diào)控理論基礎(chǔ)

       大腦是由各類神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細胞組成的超級復雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。大腦皮層的學習記憶及思維決策等高級認知功能，主要依賴于神經(jīng)膠質(zhì)細胞、興奮性谷氨酸神經(jīng)元（glutamatergic）和抑制性γ-氨基丁酸（GABA)能中間神經(jīng)元（GABAergic interneuron，GINs）間的協(xié)調(diào)作用及神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中興奮性與抑制性的平衡。GINs大多為局部投射神經(jīng)元，擁有密集的軸突分支，可以靶向其他神經(jīng)元的樹突、胞體和軸突，這使它可以能夠調(diào)節(jié)整個神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)。GINs可通過攝取谷氨酸合成并釋放GABA，在調(diào)節(jié)神經(jīng)元興奮性及同步震蕩中發(fā)揮關(guān)鍵作用。大腦皮層神經(jīng)回路中的生長抑素神經(jīng)元(somatostatin，SST)和小清蛋白神經(jīng)元(parvalbumin，Pvalb)相關(guān)GINs的異常，可以引起興奮性與抑制性失衡。

       來自MDD患者遺體腦切片的免疫組織化學證據(jù)表明，包括大腦中GABA濃度降低，GABA-A型受體及催化谷氨酸轉(zhuǎn)化為GABA的關(guān)鍵酶——谷氨酸脫羧酶（glutamic acid decarboxylase，GAD)（GAD67)蛋白表達減少。在MDD患者背外側(cè)前額葉中，發(fā)現(xiàn)SST mRNA 表達下降。海馬、杏仁核、扣帶回等都發(fā)現(xiàn)了SST mRNA 表達降低和SST神經(jīng)元抑制功能降低。前額葉皮層(PFC)中GABA 合成酶GAD67mRNA 和蛋白水平減少，dlPFC中SST mRNA 表達顯著降低。

       臨床研究報告，MDD患者經(jīng)藥物、電休克治、經(jīng)顱磁刺激治療或認知行為療法后，大腦內(nèi)GABA 含量升高，抑郁癥狀減輕 ^[9-10] 。

       通過化學遺傳學方法抑制小鼠前額葉皮層(medial prefrontal cortices, mPFC)的Gad1、Sst或Pvalb中間神經(jīng)元，能產(chǎn)生劑量和時間依賴性的抗抑郁行為反應(yīng)，并增加錐體神經(jīng)元的興奮性突觸后電流及c-Fos和VGLUT1的表達，表明GABA中間神經(jīng)元應(yīng)激誘導的病理生理過程與抑郁癥相關(guān)。而通過化學遺傳學方法激活Gad1、SST或Pvalb中間神經(jīng)元，則完全消除東莨菪堿的抗抑郁效果，并阻止了c-Fos+和VGLUT1的誘導。說明東莨菪堿通過對GABA能中間神經(jīng)元的抑制而導致突觸間谷氨酸爆發(fā)后，刺激谷氨酸神經(jīng)元活動并促進mPFC神經(jīng)元突觸可塑性 ^[11] 。

       多維度的研究表明，前額葉皮層中GABA 能網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)和功能完整性破壞，構(gòu)成MDD的病理生理學基礎(chǔ)。

二、GABA能中間神經(jīng)元相關(guān)抑郁癥腦皮質(zhì)類器官構(gòu)建基本原理

       大腦皮質(zhì)中的GINs占皮層神經(jīng)元數(shù)量20%，分布廣泛，其形態(tài)、基因表達、環(huán)路連接以及神經(jīng)電生理活動模式等具有多樣性。正是GINs的異質(zhì)性使得人類大腦具有復雜精細的神經(jīng)調(diào)控網(wǎng)絡(luò)和高級認知情感功能。探究GINs的起源及其多樣性的發(fā)育機制，是神經(jīng)科學領(lǐng)域目前亟待解決的核心科學問題之一。                                              

       GINs起源于位于妊娠中期胚胎發(fā)育的腹側(cè)端腦(ventral forebrain or subpallium) 【注：胚胎端腦起源于胚胎前腦泡，隨后進一步發(fā)育成熟才形成由左右半球、半球聯(lián)合部級內(nèi)間腔，有完成解剖結(jié)構(gòu)的端腦)的神經(jīng)節(jié)隆起（ganglionic eminence, GE。屬于胚胎發(fā)育早起大腦的過渡性結(jié)構(gòu)，隨著大腦發(fā)育成熟而自然消失】。

       在GE中確定特定功能后，GINs會在人類胎兒發(fā)育的幾個月內(nèi)先作遠距離切向遷移到皮質(zhì)層，繼而通過徑向遷移(radial migration)方式散布于整個大腦皮層，經(jīng)歷活動依賴的成熟過程，最終整合到皮層神經(jīng)回路中。這一過程中的遺傳或環(huán)境因素擾動，可能導致皮層興奮性和抑制性失衡，被認為與包括癲癇、自閉癥譜系障礙（ASD)等神經(jīng)精神障礙有關(guān) ^[12] 。GE根據(jù)解剖位置的不同分為內(nèi)側(cè)神經(jīng)節(jié)隆起(MGE)、外側(cè)神經(jīng)節(jié)隆起(Lateral ganglionic eminences, LGE)和尾神經(jīng)節(jié)隆起(CGE)。GE中的神經(jīng)祖細胞也包括放射狀膠質(zhì)細胞（RGCs)及中間神經(jīng)元祖細胞（IPCs)。祖細胞經(jīng)分裂后的演變成為神經(jīng)元根據(jù)基因表達差異可以進一步區(qū)分為MGE，LGE及CGE細胞群。人腦中的MGE細胞主要分化為皮層及海馬中的GINs及皮層下腦區(qū)的GABA能GINs及膽堿能神經(jīng)元以及部分特異性表達CRABP1及NKX2-1的神經(jīng)元。MGE中間神經(jīng)元的多樣性在它們在仍處于祖細胞時就已經(jīng)定義。而GINs多樣性的提前定義對于指導GINs準確沿著遷移路徑完成遷移，進而精準地參與神經(jīng)環(huán)路建立極為重要。這個過程對于大腦皮層發(fā)育十分關(guān)鍵。與嚙齒類比較，人腦中的GINs不僅數(shù)量更龐大，而且類型更豐富。MGE起源的CRABP1+NKX2-1+以及CGE起源的SCGN+CALB2+兩種在人腦中特異性存在的中間神經(jīng)元前體細胞，不僅在發(fā)育過程中存在也存在于成年人的大腦皮層中 ^[12] 。

       由于人腦皮質(zhì)回路中的GINs關(guān)鍵發(fā)育過程主要發(fā)生在人類胚胎早、中期，人類胚胎實驗材料的獲取大多數(shù)情況下都難以企及 ^[13] 。顯然，構(gòu)建類似于人類大腦前額葉皮層GABA 能神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)和功能的類器官模型，只能遵循胚胎時期人腦皮質(zhì)本來的發(fā)生、發(fā)育路徑，采用人類多能干細胞來源含GINs腹側(cè)前腦類器官與含有谷氨酸能神經(jīng)元的前腦皮質(zhì)共培養(yǎng)，便于GINs分化完成后按自然規(guī)律從皮質(zhì)下層向大腦前額葉皮層的定向遷移，在皮層整合和進一步發(fā)育?？上驳氖?，相關(guān)腦區(qū)特異性神經(jīng)球體及組裝、整合探索工作已由斯坦福大學醫(yī)學中心的研究團隊于2017年宣布成功完成（可算是有可摸著過河的石頭了)。

三、 MIAOU標準視角下抑郁癥人腦類器官表征內(nèi)容

       基于學界對腦類器官的定義 ^[14-16] ，抑郁癥腦類器官應(yīng)是由hPSC 衍生的祖細胞、神經(jīng)元和神經(jīng)膠質(zhì)細胞在體外自組裝而成，并在一定程度上具備抑郁癥患者體內(nèi)發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)組織發(fā)育特征的三維結(jié)構(gòu)細胞模型。

       好的類器官的定義標準是更忠實地概括人腦特征。艾倫腦科學研究所率先建立的綜合人腦圖譜，包含免疫組織學immunohistology、原位雜交in situ hybridization和轉(zhuǎn)錄組學數(shù)據(jù)transcriptomics，為類器官工程師提供寶貴的參考資源 ^[17] 。鑒于GINs特殊的起源、遷移和發(fā)育規(guī)律，大腦皮質(zhì)類器官理應(yīng)是腹側(cè)端腦和大腦皮質(zhì)兩個區(qū)域特異性腦類器官有機組裝衍生的類器官組裝體。

       歐盟《關(guān)于類器官及用途的最低限度信息標準》（MIAOU標準)中，將類器官表征列為類器官實驗標準化體系的元數(shù)據(jù)(metadata)內(nèi)容加以規(guī)范，以提高不同組織類器官來源、樣品批次研究間的可重復性(reproducibility)、可復制性(replicability)，促進類器官生產(chǎn)穩(wěn)健性的同時，方便研究人員自信地與其他科學家分享研究經(jīng)驗。MIAOU所列的類器官表征工作的內(nèi)容，包括結(jié)構(gòu)組學（基因組學、轉(zhuǎn)錄組學、蛋白質(zhì)翻譯后修飾、細胞代謝、器官特有的生物標志物等)、形態(tài)學以及視類器官用途而定的具體功能測讀等 ^[18] 。

       大量研究已證實，與健康人iPSCs來源的神經(jīng)元比，MDD患者iPSCs來源的各種類型的神經(jīng)元、神經(jīng)膠質(zhì)細胞,都出現(xiàn)神經(jīng)元線粒體功能受損、電生理特性以及包括 CACNA1C（鈣信號傳導有關(guān)）、SLC6A4（與5-HT的轉(zhuǎn)運有關(guān)）和BDNF（突觸可塑性有關(guān)）等差異表達基因(DEGs)和神經(jīng)元的HTR2A、HTR7受體表達變化 ^[19] 。因此，對以GINs發(fā)育調(diào)控功能研究為目的腹側(cè)腦類器官模型,和以研究抑郁癥的病理學和治療學研究目的腹側(cè)腦類器官模型的表征，由于應(yīng)用場景不同，所用標準方法和要素應(yīng)該是有所區(qū)別的。后一種情況下，所構(gòu)建的模型理應(yīng)在抑郁癥有關(guān)的細胞功能、分子特征上有所體現(xiàn)。

        “Depressive patient-derived GABA interneurons reveal abnormal neural activity associated with HTR2C” 一文（為方便表述，以下簡稱“ventral forebrain organoids一文”） ^[10] 與MIAOU標準中有關(guān)內(nèi)容（見：GABA能中間神經(jīng)元相關(guān)抑郁癥腦皮質(zhì)類器官生成和表征方法解析）的對照結(jié)果見表1。

表1  所引范文與MIAOU標準對類器官表征元數(shù)據(jù)的對比

       整體上，ventral forebrain organoids一文中對GIN神經(jīng)元生成的腹側(cè)前腦類器官表征要素，基本符合歐盟MIAOU標準表征技術(shù)要求。但在于對該類器官細胞抑郁癥表型的表征元數(shù)據(jù)有所欠缺。

       GAT1與GABBR2、GAD65與GAD67通常被視為GABA能神經(jīng)元標志物。GAD67作為是人腦中早期大腦GINs發(fā)育的特異性GAD亞型。而GABA轉(zhuǎn)運蛋白1（GAT1)和GABA受體2（GABBR2)則是在GIN細胞膜上的表達兩種GABA轉(zhuǎn)運受體。GABA轉(zhuǎn)運體主要負責突觸釋放的GABA的重攝取，控制細胞外GABA的濃度，而調(diào)節(jié)下游神經(jīng)元的電興奮性。實驗中關(guān)注了神經(jīng)元發(fā)育中的GAD67的表達，但對于GAT1與GABBR2，無論是基因轉(zhuǎn)錄層面、蛋白表達層面均未提及。此外，對于大量報告觀察到的MDD患者iPSC來源神經(jīng)元生物能量和線粒體代謝異常問題，文中亦未涉及。

四、 GABA能中間神經(jīng)元相關(guān)抑郁癥腦皮質(zhì)類器官方法問題

       2017年，斯坦福大學醫(yī)學院精神病學與行為科學系Fikri Birey等人的“Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids”在Nature發(fā)表。文中介紹在已經(jīng)建立的大腦皮層（pallium, hCS)區(qū)域特異性3D 神經(jīng)培養(yǎng)物（包含深層和淺層皮質(zhì)谷氨酸能神經(jīng)元以及星形膠質(zhì)細胞)基礎(chǔ)上，構(gòu)建了皮層下(subpallium, hSS)腦區(qū)神經(jīng)球體，經(jīng)hSS-hCS共培養(yǎng)生成了同時包含皮質(zhì)谷氨酸能神經(jīng)元、星形膠質(zhì)細胞及GINs的前腦球體的組裝球體（assembly of forebrain spheroids)，即組裝前腦類器官 ^[13] 。

       ventral forebrain organoids一文強調(diào)其類器官實驗方案是基于Yuan等2020年發(fā)表研究報告中的方法 ^[20] 改進而來，同時提及Birey等人的上述文章。

表2 兩篇報告中類器官生成過程元數(shù)據(jù)信息的對比

       對比兩篇報告中類器官組裝體的制備方法，從PSCs分化、生成區(qū)域性腦類器官到最后生成前腦類器官組裝體，主要步驟、關(guān)鍵控制時間節(jié)點基本一致，主要區(qū)別在于細胞誘導分化過程中培養(yǎng)基添加物的不同和實驗總時間差異。據(jù)此，認定兩個報告分別采用了兩種不同的方法生成了具有功能、胚胎學部位一致的前腦皮質(zhì)類器官組裝體似無爭議。

       但從兩篇報告中實驗流程細節(jié)信息看，Birey等提供的方案顯然更有參考價值。

       ventral forebrain organoids一文，明確指出全套HPSC衍生類器官組裝體的培養(yǎng)操作源自用該實驗室2020年開發(fā)成功的實驗方法生成的。但這套自創(chuàng)實驗流程方法與而Birey等人報告的實驗協(xié)議和MIAOU技術(shù)標準對比可知，實驗細節(jié)描述不僅僅是過于簡略問題，而是有諸多流程的元數(shù)據(jù)信息缺失，顯然與歐盟MIAOU對類器官實驗信息披露要求不符。

       譬如,腦區(qū)類器官生成所用的HiPSCs克隆的篩選方法、傳代數(shù)控制、人體材料的遺傳背景控制、培養(yǎng)過程支原體檢測結(jié)果、E8培養(yǎng)基補充物的信息、傳代接種密度；從擬配體生成類器官過程中，培養(yǎng)基及所用補充物、是否使用了基質(zhì)、接種條件和培養(yǎng)基更換頻率、基質(zhì)單位體積的接種密度、培養(yǎng)基中每單位面積的基質(zhì)液滴體積、培養(yǎng)基用量、類器官擴增時的解離方法。兩種類器官優(yōu)于分化、擴增時序和時程不同，中間是否進行過超低溫保存和復蘇，凍存和復蘇條件。

       此外，在類器官轉(zhuǎn)錄組測序和單細胞測序環(huán)節(jié)，對類器官培養(yǎng)物的解離方法、單細胞懸液制備方法等，都缺少比較的描述信息。

       類器官病毒感染操作的技術(shù)細節(jié)和質(zhì)量控制，信息也不夠詳實。

       類器官實驗操作規(guī)范化、標準化，是目前學界共同關(guān)注和亟待解決的技術(shù)問題，理應(yīng)值得所有實驗則重視。所謂言之無文，行而不遠。當研究工作中使用自主開發(fā)的技術(shù)方法時，更應(yīng)慎之又慎。這既確保不同實驗室之間的類器官培養(yǎng)結(jié)果具有可比性，又可以研究人員進行準確而自信的技術(shù)交流，對推動自主技術(shù)從實驗室研究走向產(chǎn)業(yè)化發(fā)展有重要意義。而該文所提供的信息如此簡略含糊，匪夷所思。較合理猜測是：這一套類器官實驗流程還沒有真正固定成型，所生成的類器官模型穩(wěn)健性還有待完善。

五、關(guān)于抑郁癥人腦類器官建模的設(shè)計思路

       《素問?脈要精微論》提出“頭者，精明之府”，這相當于美國神經(jīng)科學家Paul D. MacLean 1960年提出的三腦理論（Triune Brain Theory）——人類大腦具有本能腦、情緒腦和理智腦的三重功能，三者間既功能獨立又互聯(lián)互通。

       與“三腦”相應(yīng)的結(jié)構(gòu)是腦干系統(tǒng)、邊緣系統(tǒng)和大腦皮層系統(tǒng)。實際上，人腦有數(shù)十個功能各異的腦區(qū)，腦區(qū)之間或相互激勵，或相互抑制，所組成的信號網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)之復雜，得借助于現(xiàn)代人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)才能概括。但這樣一副神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖，還遠不足以清楚闡釋抑郁癥等精神疾病的病理生理過程，目前還缺少如LHb、RMTg、DRN、NAc、VP等大量功能節(jié)點元件和神經(jīng)纖維聯(lián)系。

       抑郁癥人腦類器官模型的核心價值，在于具備MDD患者特異性遺傳背景，最大程度模擬特定腦區(qū)、腦神經(jīng)環(huán)路的組織結(jié)構(gòu)和生理功能特征。因此，構(gòu)建抑郁癥腦類器官，一要明確所模擬的功能腦區(qū)，二要關(guān)注神經(jīng)遞質(zhì)受體通路。

       資料顯示，內(nèi)側(cè)前額葉皮層(medial prefrontal cortices, mPFC)、海馬（hippocampus）是MDD患者臨床檢驗及動物實驗中報道最多的腦區(qū)。而伏隔核（nucleus accumbens，NAc）、腹側(cè)蒼白球（ventral pallidum，VP）、中腦腹側(cè)被蓋區(qū)（ventral tegmental area，VTA）、外側(cè)下丘腦（lateral hypothalamus，LH）和中縫背核（dorsal raphe nucleus, DRN）等大腦邊緣系統(tǒng)組件，則是獎勵反饋 ^[21] 、疼痛 ^[22] 、藥物成癮 ^[23] 、睡眠和覺醒^{[ 24]}等生理過程的神經(jīng)生物學機制研究重點關(guān)注的腦區(qū)。多個研究項目通過神經(jīng)通路示蹤技術(shù)和電生理學方法記錄關(guān)聯(lián)腦區(qū)間神經(jīng)纖維投射，以闡述腦區(qū)間內(nèi)在調(diào)控邏輯。外側(cè)韁核（LHb）為連接前腦邊緣系統(tǒng)（limbic system）和中腦單胺核團的樞紐，是大腦“反獎勵中樞”，與中腦“獎勵中心”的單胺核團相互拮抗，抑制邊緣系統(tǒng)的獎賞效應(yīng)導致抑郁發(fā)生 ^[6] 。無論是對藥物作用機制的解釋，還是大腦特定腦區(qū)、神經(jīng)回路功能的研究，應(yīng)跳出單一腦區(qū)內(nèi)、神經(jīng)元的視野，將所觀察到的靶點受體、信號轉(zhuǎn)導通路、神經(jīng)遞質(zhì)傳遞、電生理特征和神經(jīng)元突觸可塑性（synaptic plasticity）等局部現(xiàn)象，還原到人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)環(huán)境中，判斷局部節(jié)點內(nèi)的變化區(qū)域特異性變化還是全局性改變，同時判斷這種變化對神經(jīng)回路中其它功能節(jié)點的影響。

       中樞神經(jīng)系統(tǒng)5-HT受體有多種亞型，包括5-HT1、5-HT2、5-HT3、5-HT4、5-HT5、5-HT6及5-HT7，除5-HT3屬配體門控離子通道外，其余均為G蛋白偶聯(lián)受體。NMDA受體在調(diào)節(jié)神經(jīng)元的樹突、軸突結(jié)構(gòu)發(fā)育，參與突觸可塑性和神經(jīng)元回路的形成起著關(guān)鍵作用。NMDA受體是由NR1、NR2B、NR2B、NR2C、NR2D、NR3A和NR3B等不同亞基構(gòu)成的異四聚體（heterotetramers）。功能性NMDA受體至少含有一個NR1亞基和一個NR2亞基。由NR1與NR2組成的復合物體中，兩個NR1和NR2也可能是異質(zhì)的。此外，NR1、NR2和NR3還可組裝成NR1/NR2/NR3的聚合體。不同腦區(qū)NMDA受體亞基組成并不一樣，離子通道的選擇性存在明顯差異，介導的電流形式不同 ^[25] 。在哺乳動物腦組織內(nèi)，NR2A、NR2B、NR2C和NR2D亞基的NMDR受體分布與腦皮質(zhì)、海馬、前腦、間腦和腦干等不同腦區(qū)。NMDA受體多樣性和空間分布異質(zhì)性，定義不同腦區(qū)調(diào)控功能多樣性。

       GABA通過離子型GABAA受體和代謝型GABAB受體介導神經(jīng)元的抑制。GABAA受體屬配體門控離子通道受體，具有存在苯二氮卓類和巴比妥的結(jié)合位點，受體激活后氯離子通道開放，氯離子內(nèi)流使突觸后膜超極化，引起快抑制性突觸后電位，發(fā)揮鎮(zhèn)靜與抗焦慮功能。GABAB受體屬G蛋白偶聯(lián)受體家族，分布于中腦和脊髓。在GABA能和谷氨酸能神經(jīng)元突觸前膜表達，可通過抑制Ca2+通道抑制囊泡融合和神經(jīng)遞質(zhì)釋放。而突觸后激活可導致G蛋白門控內(nèi)向整流鉀（G-protein-gated inwardly rectifying potassium,GIRK)通道介導的神經(jīng)元超極化，控制神經(jīng)元的興奮性。

       大腦內(nèi)部功能分區(qū)的多樣性，神經(jīng)遞質(zhì)受體組成類型空間分布的特異性，對腦類器官的腦區(qū)選擇、功能的表征和實驗結(jié)果的解讀，應(yīng)基于腦區(qū)和區(qū)域特異性受體進行。而忽視大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的作用，脫離具體靶位討論藥物作用機制和藥效靶點，難免以偏概全之嫌，甚至引出不恰當?shù)慕Y(jié)論。

        在目前MDD病理機制尚不清晰條件下，在偌大的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中，選擇哪個功能節(jié)點作為MDD腦類器官模擬靶標，尚無足夠可參考經(jīng)驗。

       按先易后難、先簡單后復雜的指導思想，避開mPFC等大腦皮層高級神經(jīng)中樞而選擇神經(jīng)纖維組成、神經(jīng)纖維投射相對簡單的皮質(zhì)下中樞，將極大降低類器官構(gòu)建和后續(xù)實驗結(jié)果解析的技術(shù)難度。而基于實踐與理論辯證觀，從已驗證的快速抗抑郁效用部位、效用靶點和神經(jīng)環(huán)路機制出發(fā)設(shè)計類器官，是可靠穩(wěn)妥、事半功倍的選項。

       譬如，艾司氯胺酮通過阻斷GluN2A NMDA受體通道，抑制小鼠、人體間腦LHB的簇式放電，而解除其對“獎勵中心”的抑制 ^[6] ，逆轉(zhuǎn)抑郁表現(xiàn)。選擇LHb作為腦類器官的核心靶標，構(gòu)建LHB腦區(qū)腦類器官,可用于GABA受體、NMDR受體、5-HT受體靶點藥物、不同治療方法對神經(jīng)元形態(tài)與功能改變進行觀察。在此基礎(chǔ)上再構(gòu)建包含LHB的神經(jīng)環(huán)路的類器官組裝體，如LHb - DRN、LHb - VP、LHb-RMTg、LHb-VTA、LHb-NAc、LHb-Hippo，特別適合在腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的大背景下，研究“反獎勵中心-獎勵中心”的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)調(diào)控機制和網(wǎng)絡(luò)節(jié)點聯(lián)動反應(yīng)，將助于系統(tǒng)而清晰的闡述抑郁癥病理生理基礎(chǔ)、抗抑郁治療機制及抗抑郁治療毒副作用發(fā)生原理。

六、關(guān)于神經(jīng)藥理學家眼中的“完美”抗抑郁藥物問題

       目前，科學界還缺少人腦神經(jīng)遞質(zhì)受體分布圖譜和人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)圖譜可靠?；趥€別腦區(qū)獲得的實驗數(shù)據(jù)，并不能代表整個大腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的整體性反應(yīng)。由于正常成人、DD患者與實驗動物基因組表達調(diào)控的差別，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)個節(jié)點功能區(qū)神經(jīng)遞質(zhì)受體、轉(zhuǎn)運體分布的異質(zhì)性，對某一局部觀察到的實驗現(xiàn)象，切換到神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)另一節(jié)點后，極有可能是弱化、陰性甚至相反變化。正如人類大腦內(nèi)部不停地前進與后退、情緒失控和保持理智之間作出選擇那樣，氯胺酮在抑制LBb神經(jīng)元興奮性的同時，在網(wǎng)絡(luò)中另一個或多個節(jié)點同時發(fā)出其它反應(yīng)。而藥效與精神副作用正是人腦神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)對氯胺酮局部給藥作出一種客觀綜合反應(yīng)的輸出結(jié)果。

       如同硬幣的正反雙面，凡事有利必有弊。正如“按下葫蘆浮起瓢”的道理，單一成份藥物作用于大腦復雜神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)后的整體反應(yīng)輸出，還存在太多未知。收獲療效而消除全部副作用，從哲理上講，恐怕不易實現(xiàn)。

       聯(lián)想到人類抗艾滋病的雞尾酒療法，采用多種組分組合或采用復雜化學組分的中藥及中藥復方，從多個節(jié)點、多個靶標和神經(jīng)環(huán)路同時發(fā)力，可能更有利于創(chuàng)造出完美的抗抑郁效果。

參考文獻

[1] Alexandrine Corriger, Gisèle Pickering. Ketamine and depression: a narrative review. Drug Des Devel Ther. 2019;13:3051–3067.

[2] Linda Li, Phillip E Vlisides. Ketamine: 50 Years of Modulating the Mind. Front Hum Neurosci. 2016;10:612.

[3] Tonghui Su, Yi Lu, Chaoying Fu ,et al. GluN2A mediates ketamine-induced rapid antidepressant-like responses. Nat Neurosci. 2023;26(10):1751-1761.

[4] Ji-Chun Zhang, Su-Xia Li, Kenji Hashimoto. R (-)-ketamine shows greater potency and longer lasting antidepressant effects than S (+)-ketamine. Pharmacol Biochem Behav. 2014;116:137-41.

[5] Youyi Zhang, Fei Ye, Tongtong Zhang, et al. Structural basis of ketamine action on human NMDA receptors. Nature. 2021;596(7871):301-305.

[6] Shuangshuang Ma, Min Chen, Yihao Jiang, et al. Sustained antidepressant effect of ketamine through NMDAR trapping in the LHb. Nature. 2023;622(7984):802-809.

[7] Yihui Cui, Yan Yang, Zheyi Ni, et al. Astroglial Kir4.1 in the lateral habenula drives neuronal bursts in depression. Nature. 2018;554(7692):323-327.

[8] Xiaoyu Zhou, Cheng Zhao, Haiyan Xu, et al. Pharmacological inhibition of Kir4.1 evokes rapid-onset antidepressant responses. Nat Chem Biol. 2024;20(7):857-866.

[9] 郭沉. SST 中間神經(jīng)元功能降低對抑郁癥的影響. 心理學進展, 2019, 9(10), 1767-1777.

[10] Kaiqin Lu, Yuan Hong, Mengdan Tao. Depressive patient‐derived GABA interneurons reveal abnormal neural activity associated with HTR2C. EMBO Mol Med. 2023;15(1):e16364.

[11] Manoela V Foga?a, Min Wu, Chan Li, et al. Inhibition of GABA interneurons in the mPFC is sufficient and necessary for rapid antidepressant responses. Mol Psychiatry. 2021;26(7):3277-3291.

[12] Yingchao Shi, Mengdi Wang, Da Mi, et al. Mouse and human share conserved transcriptional programs for interneuron development. Science. 2021;374(6573):eabj6641.

[13] Fikri Birey, Jimena Andersen, Christopher D Makinson, et al. Assembly of functionally integrated human forebrain spheroids. Nature. 2017;545(7652):54–59.

[14] Neal D Amin., Sergiu P Pa?ca. Building Models of Brain Disorders with Three-Dimensional Organoids. Neuron. 2018;100(2):389-405.

[15] Xuyu Qian, Hongjun Song, Guo-li Ming. Brain organoids: advances, applications and challenges. Development. 2019;146(8):dev166074.

[16] Gamboa-Sánchez C, Becerril-Villanueva E, Alvarez-Herrera S, et al. Upregulation of S100A8 in peripheral blood mononuclear cells from patients with depression treated with SSRIs: a pilot study. Proteome Sci. 2023;21(1):23.

[17] Zhijian Zhang, Xin Wang, Sean Park, et al. Development and application of brain region-specific organoids for investigating psychiatric disorders. Biol Psychiatry. 2022;93(7):594–605.

[18] D5.1: Operational guidelines regarding organoids and organoid-related technologies (https://hybrida-project.eu/).

[19] Javier Villafranco, Gabriela Martínez-Ramírez, Roxana Maga?a-Maldonado, et al. The use of induced pluripotent stem cells as a platform for the study of depression. Front Psychiatry. 2024;15: 1470642.

[20] Fang Yuan, Kai-Heng Fang, Yuan Hong, Shi-Bo Xu, Min Xu, Yufeng Pan, Yan Liu. LHX6 is essential for the migration of human pluripotent stem cell-derived GABAergic interneurons. Protein Cell. 2020;11(4):286–291.

[21] Ream Al-Hasani, Raajaram Gowrishankar, Gavin P Schmitz, et al.Ventral tegmental area GABAergic inhibition of cholinergic interneurons in the ventral nucleus accumbens shell promotes reward reinforcement. Nat Neurosci. 2021;24(10):1414-1428.

[22] Xin-Yue Wang, Wen-Bin Jia, Xiang Xu, et al. A glutamatergic DRN-VTA pathway modulates neuropathic pain and comorbid anhedonia-like behavior in mice. Nat Commun. 2023;14(1):5124.

[23] Yvan M Vachez, Jessica R Tooley, Kavitha Abiraman, et al. Ventral arkypallidal neurons inhibit accumbal firing to promote reward consumption. Nat Neurosci. 2021;24(3):379-390.

[24] Yan-Jia Luo, Ya-Dong Li, Lu Wang, et al.Nucleus accumbens controls wakefulness by a subpopulation of neurons expressing dopamine D1 receptors. Nat Commun. 2018;9(1):1576.

[25] Lorraine V Kalia, Suneil K Kalia, Michael W Salter. NMDA Receptors in Clinical Neurology: Excitatory Times Ahead.  Lancet Neurol. 2008;7(8):742–755.