李煜，吳超然，張雨濛，廖紅

γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）是中樞神經(jīng)系統(tǒng)（central nervous system，CNS）中主要的抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，在調(diào)節(jié)神經(jīng)元活動中起關(guān)鍵作用。GABA根據(jù)生理和藥理特性作用于兩類不同的受體：GABAA受體和GABAB受體，對神經(jīng)元發(fā)揮抑制作用。GABAA型受體是一種配體門控氯離子通道受體，通過突觸后膜超極化介導快速抑制信號[1]，而代謝型GABAB受體通過G蛋白和第二信使產(chǎn)生緩慢且持續(xù)的抑制信號[2]。GABAB受體介導的突觸傳遞障礙是各種神經(jīng)和精神疾病的基礎(chǔ)，包括癲癇（epilepsy）、抑郁（depression）、腦梗死（cerebral ischemic stroke）、阿爾茨海默?。ˋlzheimer's disease，AD）和自身免疫性腦炎（autoimmune encephalitis，AE）。因此，深入研究GABAB受體的結(jié)構(gòu)和功能，有助于闡明各類CNS疾病的發(fā)病機制，并為相關(guān)藥物靶點開發(fā)提供新的思路。

1 CNS中的GABAB受體

1.1 GABAB受體結(jié)構(gòu)

GABAB受體是由GABAB1和GABAB2亞基組成的G 蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptor，GPCR）。GABAB受體由三個不同的結(jié)構(gòu)域組成：一個被稱為捕蠅夾結(jié)構(gòu)域（venus flytrap domain，VFT）的N端細胞外結(jié)構(gòu)域，一個7次螺旋跨膜結(jié)構(gòu)域（heptahelical domain）和一個細胞質(zhì)內(nèi)側(cè)尾部結(jié)構(gòu)區(qū)域（C-tail domain）。受體的細胞外結(jié)構(gòu)域始終以異源二聚體構(gòu)型存在，其中GABAB1亞基VFT 參與配體識別，而GABAB2亞基VFT不結(jié)合任何配體，但其存在可以增強GABAB1亞基VFT與配體的親和力，并提高GABAB受體與G 蛋白的偶聯(lián)效率[3]。GABAB1亞基有GABAB1a和GABAB1b兩種亞型，它們最主要的區(qū)別是GABAB1a的N 端存在一對串聯(lián)的細胞外結(jié)構(gòu)域，稱為壽司結(jié)構(gòu)域（sushi domains）。這些結(jié)構(gòu)域是保守的蛋白質(zhì)結(jié)合位點，參與蛋白質(zhì)相互作用，并且可能決定不同亞型的異源二聚體在突觸中的分布和功能[4]。GABAB2不僅是GABAB1正確的轉(zhuǎn)運所必需的，GABAB2亞基還負責與G 蛋白偶聯(lián)，調(diào)節(jié)下游腺苷酸環(huán)化酶（adenylate cyclase，AC）、內(nèi)向整流K+通道（G protein-coupled inward-rectifying potassium channels，GIRKs）和電壓門控Ca2+通道（voltage-sensitive Ca2+channels，VSCCs）[5,6]。

1.2 GABAB受體的功能

GABAB受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中廣泛表達，主要分布于大腦皮質(zhì)、丘腦核、小腦和杏仁核的神經(jīng)元中[7]。一些研究發(fā)現(xiàn)，它在星形膠質(zhì)細胞以及小膠質(zhì)細胞中也有表達[8,9]。然而在不同細胞中GABAB受體的功能也有區(qū)別，以下將分別介紹神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞中的GABAB受體的功能。

1.2.1 神經(jīng)元中的GABAB受體的功能 GABAB受體在大腦幾乎所有區(qū)域的興奮性和抑制性突觸中均有發(fā)現(xiàn)[2]。并且GABAB受體的亞基在突觸的分布有選擇性，GABAB1a亞基主要位于興奮性突觸的突觸前末端，可以抑制谷氨酸釋放。在突觸后的樹突中，發(fā)現(xiàn)了GABAB1a和GABAB1b兩種亞型，但是其中只有GABAB1b亞型可以激活K+通道從而介導突觸后抑制[4]。

GABAB受體是調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放的受體之一。神經(jīng)遞質(zhì)的釋放需要突觸前動作電位來打開VSCCs通道增加Ca2+流入，從而激活囊泡融合[10]。突觸前GABAB受體激活Gαi/o 型G 蛋白，這些蛋白與腺苷酸環(huán)化酶負偶聯(lián)，從而降低細胞內(nèi)cAMP的水平，軸突末端cAMP 的下調(diào)可進一步阻止囊泡融合和神經(jīng)遞質(zhì)的自發(fā)釋放[11]。另一方面，在突觸前GABAB受體釋放的Gβγ亞基抑制電壓門控Ca2+通道直接抑制神經(jīng)遞質(zhì)的釋放[12]。

突觸后GABAB受體一種普遍的效應(yīng)是通過釋放Gβγ亞基激活GIRK 通道產(chǎn)生緩慢的抑制性突觸后電位，從而降低神經(jīng)元興奮性[13]。并且GABAB受體的Gβγ亞基可直接與CREB2 相互作用以啟動轉(zhuǎn)錄[14]。這些過程最終的結(jié)果是產(chǎn)生緩慢、持久的突觸后超極化。

1.2.2 膠質(zhì)細胞中的GABAB受體的功能膠質(zhì)細胞中的GABAB受體也越來越受到重視。最新的研究發(fā)現(xiàn)小膠質(zhì)細胞中的GABAB受體可以介導發(fā)育過程中小膠質(zhì)細胞對抑制性突觸的特異性修剪[9]。通過測定腺苷酸環(huán)化酶的活性，研究者證實星形膠質(zhì)細胞中也表達GABAB受體[15]。中間神經(jīng)元釋放的GABA 通過激活星形膠質(zhì)細胞上的GABAB受體導致星形膠質(zhì)細胞內(nèi)Ca2+升高，這在突觸可塑性中發(fā)揮重要作用。有研究者發(fā)現(xiàn)中間神經(jīng)元釋放的GABA 通過作用于星形膠質(zhì)細胞上的GABAB受體會導致ATP 釋放，ATP 轉(zhuǎn)換成腺苷，通過激活鄰近不活躍的神經(jīng)元上A1 腺苷受體從而抑制突觸傳遞[16]。除了這種突觸抑制之外，最近的研究還發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細胞可以通過GABAB受體解碼神經(jīng)元間活動，將抑制性GABA能信號轉(zhuǎn)化為興奮性谷氨酸信號，增強突觸傳遞[17]。這些現(xiàn)象表明星形膠質(zhì)細胞解碼中間神經(jīng)元的活動，但是產(chǎn)生的不同調(diào)節(jié)作用可能是因為GABA 能中間神經(jīng)元不同的活動導致星形膠質(zhì)細胞信號傳導的差異[18]。有研究發(fā)現(xiàn)，在小鼠模型中紋狀體中GABAB受體的異常激活會使星形膠質(zhì)細胞釋放血小板反應(yīng)蛋白-1異常增多，這會導致興奮性突觸形成增多從而引發(fā)小鼠行為過度活躍和注意力紊亂[19]。前額葉皮質(zhì)中星形膠質(zhì)細胞中GABAB受體信號的缺失會改變皮質(zhì)神經(jīng)元的伽馬振蕩和放電特性，從而導致決策和工作記憶能力相關(guān)的認知障礙[20]。越來越多的證據(jù)證明了膠質(zhì)細胞中的GABAB受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的重要作用，未來應(yīng)進一步關(guān)注在不同疾病的膠質(zhì)細胞中GABAB受體扮演的重要角色。

2 GABAB受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用及機制

2.1 GABAB受體與癲癇

癲癇是神經(jīng)元異常活動引發(fā)的一種發(fā)作性腦功能障礙。癲癇發(fā)病機制十分復(fù)雜。導致癲癇發(fā)病的原因之一是由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)興奮與抑制間的不平衡。GABA是大腦皮質(zhì)中的主要抑制性神經(jīng)遞質(zhì)，可平衡神經(jīng)元的興奮和抑制。之前的研究已經(jīng)證明了GABAB受體與癲癇的發(fā)展有關(guān)。顳葉癲癇（temporal lobe epilepsy，TLE）是一種常見的成人部分性癲癇，占癲癇發(fā)作的60%。有研究發(fā)現(xiàn)難治性TLE患者海馬中GABAB2受體亞型蛋白表達下調(diào)[21]，并且與GABAB受體介導的神經(jīng)傳遞失調(diào)和放電異常有關(guān)[22]。對治療無效的TLE 患者的尸檢結(jié)果表明GABAB受體功能障礙更為嚴重，與對照組相比，GABAB介導的抑制性突觸后電位（inhibitory postsynaptic potentials，IPSCs）更小，可能是由于突觸前和突觸后GABAB受體密度降低[23]。在此類患者中還發(fā)現(xiàn)外側(cè)杏仁核內(nèi)GABAB受體功能降低[24]。由于臨床癲癇種類很多，每一種都有一些特定的癥狀，因此GABAB受體在癲癇中的具體作用仍不明確。但是可以明確的是在癲癇患者中，GABAB受體存在功能障礙，這可能是癲癇活動傳播的基礎(chǔ)。

2.2 GABAB受體與抑郁

抑郁癥是一種常見的致殘精神疾病，其發(fā)病機制與單胺能神經(jīng)元傳遞受損有關(guān)。目前抗抑郁藥研究主要集中在提高突觸單胺水平上，然而這些傳統(tǒng)的藥物存在許多局限性，例如藥物的耐受性、對許多臨床患者效果有限等[25]。隨著對抑郁癥的了解深入，研究人員開始關(guān)注針對GABA 能和谷氨酸能系統(tǒng)的抗抑郁藥。氯胺酮是目前新發(fā)現(xiàn)、具有良好效果的抗抑郁藥，可以拮抗GABA 能中間神經(jīng)元上的N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受體，導致皮質(zhì)錐體神經(jīng)元的去抑制從而產(chǎn)生快速的抗抑郁作用[26]。有學者提出GABAB受體拮抗劑可加強谷氨酸能傳遞并模擬氯胺酮的作用[27]。進一步的研究表明NMDA 受體拮抗劑可以減少GABAB受體與GIRK 通道之間的信號傳導，降低GIRK 通道的表達并減少其超極化介導的信號傳導從而發(fā)揮抗抑郁作用[28]。最新的研究表明敲低星形膠質(zhì)細胞中GABAB受體后，小鼠腦內(nèi)腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子（brain-derived neurotrophic factor，BDNF）的水平增加并且表現(xiàn)出抗抑郁樣行為[29]。上述發(fā)現(xiàn)為治療抑郁癥提供了一種有前景的新方法。有趣的是，GABAB1a和GABAB1b兩個亞基在調(diào)節(jié)抑郁行為中發(fā)揮著不同的作用，缺乏GABAB1b亞基的小鼠表現(xiàn)出壓力敏感，在壓力應(yīng)激下容易表現(xiàn)出快感缺失等抑郁樣行為，而GABAB1a敲除小鼠則表現(xiàn)出壓力抗性，不易表現(xiàn)出抑郁樣行為[30]。因此未來應(yīng)重點開發(fā)更具選擇性的GABA受體激動劑、競爭性拮抗劑以及變構(gòu)調(diào)節(jié)劑。

2.3 GABAB受體與腦梗死

腦梗死是導致死亡和殘疾的主要原因，但目前尚無藥物療法促進腦梗死后功能康復(fù)。卒中損傷相鄰的大腦區(qū)域，即梗死周圍區(qū)域，對于康復(fù)至關(guān)重要，因為它表現(xiàn)出高度的神經(jīng)可塑性。GABA 介導神經(jīng)元興奮性的變化，這在卒中后梗死周圍區(qū)域的功能恢復(fù)中起核心作用。研究發(fā)現(xiàn)，GABA的正變構(gòu)調(diào)節(jié)劑唑吡坦可以特異性增加GABA信號，促進腦缺血后功能康復(fù)[31]。GABAB受體作為GABA的一類受體，在腦梗死中也受到關(guān)注。對原代神經(jīng)元進行氧糖剝奪處理后，GABAB受體亞基發(fā)生差異性調(diào)節(jié)，細胞表面的GABAB1亞基的表達增加，而GABAB2亞基表達減少[32]。GABAB受體激動劑巴氯芬已經(jīng)在臨床上大范圍用于治療卒中后痙攣[33]，進一步的研究發(fā)現(xiàn)，在腦缺血之后，GABAB受體激動劑巴氯芬還表現(xiàn)出明顯的神經(jīng)保護作用，例如，在氧糖剝奪處理后的海馬切片[34]以及體內(nèi)[35]可以抑制谷氨酸的過度釋放，從而抑制興奮性神經(jīng)毒性。在小鼠腦缺血模型中，使用GABAB受體激動劑巴氯芬通過抑制神經(jīng)元自噬發(fā)揮神經(jīng)保護作用[36]。這提示巴氯芬在臨床的腦梗死患者中除了用于痙攣的治療可能還可作為神經(jīng)保護劑使用。上述的研究表明，GABAB受體在腦梗死疾病中發(fā)揮重要作用，未來應(yīng)進一步探究其在腦梗死中的作用機制，以便為腦梗死的臨床治療提供新思路。

2.4 GABAB受體與AD

AD是一種由于自身中樞神經(jīng)系統(tǒng)變性所致的慢性神經(jīng)退行性疾病，是導致癡呆的主要原因。AD 常見的臨床癥狀主要包括記憶力下降、語言障礙、視空間障礙、執(zhí)行障礙及抑郁、焦慮等神經(jīng)精神癥狀[37]。AD患者的不同腦區(qū)會發(fā)生GABAB受體表達水平的改變。GABAB受體選擇性剪接的非編碼RNA 在AD患者的額葉和顳葉皮質(zhì)中上調(diào)，這種選擇性剪接由神經(jīng)炎癥刺激觸發(fā)，導致GABAB受體介導的信號傳導改變，從而增加了β淀粉樣蛋白（amyloid-beta peptides，Aβ）分泌[38]。AD患者死后海馬組織的特征是CA4 和CA3/2 亞區(qū)GABAB1受體蛋白表達增加，進而影響神經(jīng)纖維纏結(jié)病理的進展[39]。進一步的研究發(fā)現(xiàn)Aβ可以降低海馬CA3區(qū)錐體神經(jīng)元的GIRK通道GirK2、GirK3和GirK4 亞基mRNA的表達水平，從而改變突觸后膜與GABAB受體偶聯(lián)的GIRK 通道電流最終導致海馬活動異常[40,41]。此外，AD 模型小鼠海馬內(nèi)注射Aβ會減少海馬投射到內(nèi)側(cè)隔核（medial septum）的特定GABA 能中間神經(jīng)元數(shù)量，從而導致海馬θ振蕩異常[42]，當GABA 能信號被阻斷時，會改善這種異?，F(xiàn)象[43]。GABAB受體拮抗劑CGP36742 已經(jīng)進入治療AD 患者的二期臨床試驗[44]。與安慰劑相比，它改善了工作記憶和注意力，但未能進入三期臨床試驗[45]。這提示，以GABAB受體為靶點的藥物開發(fā)，或許需要考慮到這一受體在各個腦區(qū)的不同角色。

2.5 GABAB受體與AE

AE 是一類新發(fā)現(xiàn)的中樞神經(jīng)系統(tǒng)自身免疫性疾病，并且是神經(jīng)免疫領(lǐng)域的熱點之一。AE 患者攜帶致病性神經(jīng)元特異性的自身抗體，這些抗體通過靶向突觸抗原導致神經(jīng)元過度興奮[46]。在這種情況下，抗體是造成損害的主要原因，因為它們會破壞目標抗原。GABAB受體抗體已經(jīng)被確定為參與AE的一類抗突觸受體抗體[47]。在抗GABAB受體自身免疫性腦炎患者中，GABAB自身抗體并未改變細胞表面或突觸上的GABAB受體的水平，但消除了巴氯芬對神經(jīng)元興奮性的減弱作用，這說明GABAB受體抗體可能直接阻斷受體的功能[48]。因此GABAB受體抗體在AE 患者中具有重要作用，未來應(yīng)該詳細研究這種抗體的突觸前和突觸后效應(yīng)，以及是否會改變GABAB受體在中樞神經(jīng)系統(tǒng)的作用。

3 總結(jié)

綜上所述，在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中，GABAB受體在神經(jīng)元和膠質(zhì)細胞中表達，并密切參與調(diào)節(jié)神經(jīng)遞質(zhì)釋放和神經(jīng)元興奮性。對GABAB受體的生理和病理調(diào)節(jié)仍值得繼續(xù)探究，例如不同腦區(qū)GABAB受體功能并不一致，不同類型GABA能神經(jīng)元的GABAB受體作用的區(qū)別尚不明確，GABAB受體的亞基也表現(xiàn)出不同的調(diào)節(jié)作用。故未來的研究應(yīng)更多地關(guān)注在不同腦區(qū)中GABAB受體在各類細胞中的作用，以及受體的不同亞基功能的差異?？傊?，GABAB受體在多種神經(jīng)精神疾病中均扮演了重要角色，以GABAB受體為藥物研發(fā)靶點有望為相關(guān)疾病的治療提供新的思路。