焦虑是焦虑障碍(anxiety disorder，AD)的简称，包括广泛性焦虑障碍(generalized anxiety disorder，GAD)、惊恐障碍(panic disorder，PD)、特定恐惧症和社交焦虑障碍，创伤后应激障碍(post-traumatic stress disorder，PTSD)和强迫障碍也曾被归类于此。尽管每种焦虑障碍的症状表现不尽相同，但其患病个体往往都具有明显的植物神经功能亢进症状，如心悸、气促、多汗、头昏、恶心、腹痛等，对患者的日常生活造成了不同程度的困扰。
苯二氮䓬类药物(benzodiazepines，BZDs)是目前临床应用最为广泛的抗焦虑药物，常用的BZDs有地西泮、阿普唑仑、劳拉西泮、奥沙西泮等。其他镇静催眠药如唑吡坦、扎来普隆和右佐匹克隆的化学结构虽与苯二氮䓬类药物不同，但它们具有相同的药理学作用机制：均作用于GABAA受体[1]。丁螺环酮(buspirone，BUS)属于非典型抗焦虑药物，主要通过激动5-HT1A受体实现其抗焦虑药理作用，具有起效慢、镇静催眠作用弱、缺乏抗抽搐和肌肉松弛作用、无依赖滥用潜力等特点。研究资料表明：BUS还可通过影响胞内钙信号转导系统，产生一定的镇痛作用，对具有疼痛伴焦虑症状表现的患者具有良好的治疗效果。选择性5-羟色胺再摄取抑制剂(selective serotonin reuptake inhibitors，SSRIs)艾司西酞普兰是少数被美国食品及药品监督管理局批准的既可用于治疗抑郁症又可用于治疗焦虑症的精神类药物，常被用于治疗小儿和青少年的广泛性焦虑障碍。在随机双盲测试中，艾司西酞普兰展现出了良好的耐受性和安全性[2]。
本文通过检索PubMed内近5年的文献资料，对新型抗焦虑药物的研究进展进行了综述，并就本学科领域存在的问题及学科发展趋势发表管中之见。
1 基于内源性大麻素系统的新型抗焦虑药物的设计与开发 1.1 内源性大麻素系统的组成大麻素或外源性大麻素是天然存在于桑科植物大麻(cannabis sativa L.)中的一类具有药理活性的化合物。而除植物来源的大麻素类物质外，机体自身也可合成、释放或分泌大麻素类似物。1990年，科学家发现Δ9-四氢大麻酚(Δ9-tetrahydrocannabinol，Δ9-THC)的神经精神活性是由其与细胞膜上的一种孤儿G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors, GPCRs)结合产生的，该GPCR随后被表征为1型大麻素受体(cannabinoid receptor type 1，CB1R)。3年后，2型大麻素受体(cannabinoid receptor type 2，CB2R)也被克隆得到，内源性大麻素(endocannabinoid，eCB)系统由此走入研究者的视线。如今，eCB系统被认为是人体内分布最广泛的系统，已被证实在神经发育、免疫、疼痛、精神、睡眠、应激反应、学习记忆以及物质滥用诸多生理病理过程中起到了一定作用。
内源性大麻素系统由CB1R、CB2R、eCB及其合成/降解酶组成。其中，eCB按化学结构可主要分为3类：1)酯类：N-花生四烯酰乙醇胺(N-arachidonylethanolamine/anandamide，AEA)，2-花生酰基甘油(2-arachidonylglycerol，2-AG)等; 2)酰胺类：棕榈酰乙醇胺(palmitoylethanolamide，PEA)，油酰乙醇胺(oleoylethanolamide，OEA)等；3)醚类：2-花生四烯基甘油醚(2-arachidonylglyceryl ether/noladin ether，2-AGE)。在以上内源性大麻素中，AEA和2-AG在人体内的含量较多、分布较广，而OEA、2-AGE和N-花生四烯酰甘氨酸等特殊eCB则仅可在特定的脑组织中检测出。
1.2 内源性大麻素的生物合成与降解内源性大麻素的生物合成与释放具有下列特点[3]：1)根据生理或病理刺激按需合成和释放，即时作用于大麻素受体；2)Ca2+依赖性，与胞外Ca2+内流和胞内Ca2+释放关系密切；3)生物合成途经复杂。2004年，Okamoto团队从大鼠心脏中纯化出了一种磷脂酶D，发现该酶可在细胞水平催化N-花生四烯基磷脂酰乙醇胺(N-arachidonylphosphatidylethanolamine，NAPE或NArPE)生成AEA。这种钙依赖性的磷脂酶D后被命名为NAPE-PLD，而也正是基于对NAPE-PLD的深入探索，目前研究已发现4条以NAPE为原料的AEA生物合成途径。另一种内源性大麻素2-AG的生物合成途径则相对明了，包括磷脂酶C(phospholipase C，PLC)-二酰甘油酯酶(diacylglycerol lipase，DGL)、磷脂酶A1(phospholipase A1，PLA1)-溶血性磷脂酰肌醇特异性磷脂酶C(lyso-phosphatidyl-inositol，Lyso PI-PLC)2条途径[4]。
与复杂的合成过程相对的是，eCBs的降解与灭活主要包括水解和氧化2种途径。Tab 1总结了AEA和2-AG的生物降解酶及其代谢产物。其中，脂肪酸酰胺水解酶(fatty acid amide hydrolase，FAAH)是一种主要存在于细胞内质网膜上的丝氨酸水解酶，广泛分布于中枢神经系统，可水解包括AEA在内的多种脂肪酸酰胺。敲除FAAH相关基因或施加FAAH拮抗剂均可使实验动物的AEA而非2-AG的组织水平急剧升高，因此，FAAH被认为是AEA的主要代谢酶[4]。负责催化另一种内源性大麻素2-AG水解的则是单酰甘油脂肪酶(monoacylglycerol lipase，MGL或MAGL)，主要分布于中枢神经系统内突触前神经元的轴突上，可终止由突触后神经元活动产生的逆行eCB信号传导。环氧化酶-2(cyclooxygenase-2，COX-2)和脂氧化酶(lipo-oxygenase，LOX)则是参与内源性大麻素氧化降解的关键酶[4]。COX-2是一种前列腺素合成酶，在中枢神经系统中与FAAH高度共定位表达，可分别催化AEA和2-AG合成前列腺素乙醇酰胺(prostaglandin ethanolamide，PG-EA)与前列腺素丙甘油(prostaglandin glycerol，PG-G)。抑制COX-2会导致eCB，尤其是AEA在组织中的蓄积。
| eCB | Degrading enzymes | Mechanism | Metabolite | Degrading enzyme inhibitors | |
| AEA | FAAH-1 | Hydrolysis | Arachidonic acidEthanolamine | FAAH inhibitors：URB597, OL135, O-1887, URB532, AM374, JNJ1661010, CAY10401, AM3506, AM5206, ST4070, PF3845, PF04457845. | |
| FAAH-2 NAAA | |||||
| NAAA | |||||
| COX-2 | Oxidation | PGH2-EA | |||
| 5-LOX | 11-HPETEA | ||||
| 15-LOX | 15-HPETEA | ||||
| 2-AG | MGL | Hydrolysis | Arachidonic acidGlycerin | MGL inhibitors：MAFP, NAM, URB602, JZL184, OMDM169. | |
| ABHD6 | |||||
| ABHD12 | |||||
| COX-2 | Oxidation | PGH2-G/15-HETE-G/11-HETE-G, 12-HPETE-G15-HPETE-G | |||
| 12-LOX | |||||
| 5-LOX | |||||
| Annotation：NAAA, N-acylethanolamine-selective acid amidase；ABHD, Alpha/beta hydrolase domain；PGH, Prostaglandin；HPETEA, hydroxyperoxyeicosatetraenoyl-ethanolamide；HETE-G, hydroxyeicosa-tetraenoylglycerol；HPETE-G, hydroxy-peroxyeicosatetraenoylglycerol；MAFP, Methylarachidonoylfluorophosphonate；NAM, N-arachidonoylmaleimide | |||||
除此之外，内源性大麻素跨膜转运体(endocannabinoid membrane transporter，EMT)也可介导细胞对eCB的摄取。
1.3 内源性大麻素系统的一般运作模式当存在生理或病理性刺激时，突触后膜神经细胞的钙离子通道开放，胞内Ca2+浓度升高，内源性大麻素合成酶如NAPE-PLD被激活，催化AEA与2-AG的合成。由此合成的eCBs可跨过突触间隙，作用于突触前膜的CB1R，降低突触前神经元胞内Ca2+和cAMP的水平，并进一步诱导突触前神经元的钾通道开放，K+外流，引起神经元超极化，抑制相关神经递质释放。当刺激消失后，eCBs则被突触后膜神经细胞再摄取，经胞内水解酶和氧化酶灭活[5-6](Fig 1)。
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| Fig 1 The general operation of endocannabinoid system (Created with BioRender.com) |
针对内源性大麻素的结合位点和该系统的运作模式，一些研究已着力发掘靶向内源性大麻素系统的抗焦虑药物。
1.4.1 靶向内源性大麻素受体研究已发现了众多大麻素受体激动剂和拮抗剂[6](Tab 2)。其中，CB1R激动剂虽在动物实验中展现出了镇痛、抗焦虑、抗抑郁、抗炎、抗痉挛的药理学作用，但也同时表现出了致运动障碍、低体温症和强制性晕厥等严重的副作用。因此，此类受体靶向的化合物被认为成药性较低。
| Agonist | Antagonist | |
| CB1R | AEA | SR141716A (Rimonabant) |
| ACEA | AM251, AM281 | |
| ACPA | LY320135 | |
| AM11542, AM841 | O-1238, O-1184 | |
| O-1812 | SLV319, SLV326 | |
| CB2R | AM1241, CB65 | AM630 |
| CW405833, CW842166X | AM6538 | |
| JWH-015, JWH-056, JWH-133, JWH-352, JWH-359 | SR144528(Inverse agonist) | |
| HU-308, L-759633 | ||
| O-1966, O-2137, O-3853 | ||
| SER601 | ||
| Nonselective | 2-AG, AJA, CP55940 | |
| Δ9-THC, HU-210, HU-211, HHC | ||
| WIN55212-2 |
2016年，Morena等[7]发现，FAAH的选择性抑制剂URB597可提高大鼠脑组织中AEA的水平，明显减少动物在高架十字迷宫中的恐惧和焦虑样行为表现。基因工程研究也在FAAH基因敲除小鼠(FAAH-KO)的小脑、海马和大脑皮层中观察到了AEA等内源性大麻素水平10-15倍的提升。与野生型相比，FAAH-KO小鼠的焦虑样反应明显减少，且无体重增加、体温调节能力和运动能力降低的表现[8]，而CB1R的直接激动剂则通常可导致这些改变。
同时，临床研究资料表明，与应激相关的精神疾病，包括心境障碍、抑郁和PTSD患者血液中AEA的水平明显降低，且血清AEA浓度通常与汉密尔顿量表和躯体焦虑评分所评估的焦虑症状的严重程度之间存在负相关性[9-10]。针对人类FAAH基因多态性研究发现，385A等位基因(rs324420)与FAAH酶活性低下、AEA水平高，及焦虑症减轻关系密切[11]。
多家制药公司已经瞄准FAAH抑制剂，以期开发新型抗焦虑药物。迄今为止，数种FAAH抑制剂已因其对多种疾病的作用进入临床(前)试验，但大多以失败告终(Tab 3)。然而，近年基于结构-活性关系(SAR)设计，研究新合成了许多对FAAH具有的体外抑制活性的化合物，FAAH抑制剂仍是焦虑相关领域中最具潜力的研发项目之一[10]。
| Inhibitors/Producer | Type | Clinical trials | Supplement |
| PF-04457845 Pfizer | Selective inhibitor | Ineffective for pain caused by osteoarthritis (2012).No severe adverse effects. | Researches on PTSD, Tourette syndrome and cannabis withdrawal are underway (2019). |
| BIA 10-2474 Bial Pharmaceuticals |
Long-acting inhibitor | One healthy volunteer was brain dead, while four others suffered irreversible brain damage. NMR showed deep cerebral hemorrhage and cerebral necrosis (2016). | Potential off-target of BIA 10-2474 caused degeneration of the lipid network in cortex neurons and leaded to metabolic disorders in nervous system. |
| VV158866 Vernalis | Novel inhibitor | Ineffective for neuropathic pain caused by spinal cord injury (2016). No severe adverse effects. | Showed reversible regulation of plasma endocannabinoid levels |
| MK-4099 Merck | Selective inhibitor | Not proceeded | Effective for inflammatory and neuropathic pain in rodents |
与FAAH一样，MGL也是参与内源性大麻素生物降解的关键分子。相关研究资料显示，使用MGL抑制剂JZL184与使用FAAH抑制剂所产生的抗焦虑样作用并无显著性差异[4]。然而，也有报道称JZL184不但不能减少动物的焦虑样行为[12]，还会延长恐惧记忆的停留时间、增强恐惧行为的表达。此外，长期高剂量施用MGL抑制剂增强2-AG水平可使CB1R脱敏，产生更加类似于CB1R拮抗剂而不是激动剂的作用[13-14], 尽管这一现象在给予较低剂量的MGL抑制剂时并未出现，但这仍是MGL抑制剂作为靶向内源性大麻素降解酶的抗焦虑药物开发所需解决的一个重要问题[4]。
1.4.3 靶向内源性大麻素氧化酶COX-2抑制剂一直是本方向的研究热点。在内源性大麻素系统的框架下，COX-2抑制剂的抗焦虑作用可能部分源于抑制COX-2所致的eCB，尤其是AEA的组织水平增加。验证这一观点需要使用针对性抑制eCB氧化的底物选择性COX-2抑制剂(substrate-selective COX-2 inhibitors，SSCIs)，因为传统的COX-2选择性抑制剂如塞来昔布、罗美昔布不仅能够阻止eCB的氧化，还对许多其他的花生四烯酸类物质的氧化过程起到抑制作用。因此，施用传统COX-2抑制剂所产生的抗焦虑作用是由于前列腺素的减少，还是由于eCB的增多，抑或是都有影响，实验无法进行区分。
基于以上理论，Hermanson等[15]发现，在旷场、明暗箱探索、高架十字迷宫等一系列焦虑动物模型中，全身性施用SSCIs LM-4131可以显著减少小鼠的焦虑样行为。而在新奇环境诱导的吞咽测试中，LM-4131也对预先接受足部电击刺激的小鼠产生了类似的抗焦虑样作用。进一步的药理学实验显示，使用CB1R拮抗剂可完全逆转LM-4131在明暗箱测试中的抗焦虑样作用，但却无法干预吞咽测试中LM-4131对应激所致焦虑的缓解效果。另一方面，LM-4131在吞咽测试中的抗焦虑作用可用小电导钙激活(small-conductance calcium activated，SK)钾通道阻滞剂蜂毒明肽(apamin)进行拮抗，且施用SK钾通道活化剂1-EBIO可模仿LM-4131在该模型中的抗焦虑效果[16]。这些发现说明，在无预先应激的情况下COX-2抑制剂可通过CB1R介导的eCB信号传导系统发挥抗焦虑样作用，但在存在预先应激的条件下，COX-2抑制剂的抗焦虑作用则更为复杂。
虽然迄今为止的实验结果均支持COX-2抑制剂作为新型抗焦虑药物进行开发，但鉴于传统COX-2抑制剂的研发已有一定的基础，塞来昔布、罗美昔布等也已被批准上市[4]，这类抗焦虑药物的临床研究与进一步研发将更可能在传统COX-2抑制剂中进行。
1.4.4 靶向瞬时受体电位香草酸亚型1(transient receptor potential vanilloid 1, TRPV1)TRPV1属于瞬时受体电位超家族，是一种对钙离子有高渗透性的非选择性阳离子通道，可促进神经元去极化、提高神经元的放电速度和突触活性, 也是eCB在机体内的可结合位点之一。
TRPV1已在多个脑区被观察到与CB1R共表达，这意味着此两者可能存在生理功能上的联系。而事实上，研究也已证实中枢神经系统内的内源性大麻素系统和类香草素系统可通过相互作用调控焦虑行为的发生：低浓度内源性配体激活突触前膜CB1R，使谷氨酸能神经末梢递质释放减少，产生抗焦虑作用；而高浓度内源性配体则激活突触前膜的TRPV1，增加神经递质的释放，抵消CB1R对谷氨酸神经递质释放的抑制作用，产生焦虑情绪。从这一角度来看，TRPV1的拮抗剂或有潜力成为新型抗焦虑药物。
2017年，Faraji等[17]发现拮抗TRPV1或激动大麻素受体均可增加雄性Wistar大鼠在高架十字迷宫开放臂的停留时间，且在同时使用TRPV1拮抗剂Capsazepine (CPZ)和非选择性大麻素受体激动剂WIN55212-2(WIN)时，CPZ的使用增加了WIN的抗焦虑效果，即出现了协同作用。
将TRPV1与FAAH相关联也是研究靶向内源性大麻素系统抗焦虑药物的一种新思路。花生四烯酸血清素(AA-5-HT)是一种FAAH和TRPV 1的双重阻断剂，研究发现该化合物可以以剂量依赖的方式增加大鼠在高架十字迷宫开放臂上的停留时间。但Freels等[18]表示，AA-5-HT在焦虑治疗方面的效用是有限的，因AA-5-HT所展现的这种抗焦虑作用与应激情境和实验动物的基础焦虑水平相关，仅可在具有高焦虑/恐惧水平的动物品系中出现。然而，对某一化合物成药性的评估不能仅看其在某一研究和/或实验中展现出来的特性，还需要充分检查该化合物施用的影响，如在慢性/亚慢性治疗方案中的表现。我们期待抗焦虑药物在该领域的突破。
综上，内源性大麻素系统与焦虑、创伤以及应激相关精神障碍关系密切，相关治疗药物的研究和开发已受到关注。以内源性大麻素系统作为靶标，研究新型抗焦虑药物的策略包括：1)CB1R激动剂；2)内源性大麻素水解酶的抑制剂，如FAAH抑制剂和MGL抑制剂；3)内源性大麻素氧化酶的抑制剂，如COX-2抑制剂；4)TRPV1离子通道阻断剂(Fig 2)。
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| Fig 2 Research strategies of novel anxiolytic acting on eCB system (Adapted from Reference 10, Created with BioRender.com) |
肠道微生物组由生物肠道内所有微生物及其遗传物质组成。据估计，人的肠道菌群最多可容纳3.8×1013个微生物单位，包括百余种已知微生物。这一复杂的群组不仅调节着宿主肠道稳态，参与机体免疫、代谢、内分泌等病理生理过程，还通过多种途径对中枢神经系统的功能和状态产生影响，形成肠-微生物组-脑轴(gut-microbiota-brain axis), 简称肠-脑轴。如今，越来越多的证据表明, 肠道微生物组与中枢神经系统间存在双向作用，在神经精神疾病的发生发展中起关键作用。
2.1 肠道微生物组与中枢神经系统间的相互作用尽管相关研究已经大量开展，但肠-微生物组-脑轴的确切作用机制至今仍未被阐明。现已发现肠道微生物可通过以下几种途径将信号传递到大脑[19]：1)刺激下丘脑-垂体-肾上腺(hypothalamus-pituitary-adrenal gland，HPA)轴产生促肾上腺皮质激素(adrenocorticotropic hormone, ACTH)、促肾上腺皮质激素释放激素(corticotropin releasing hormone, CRH)和糖皮质激素来调节机体的免疫活性和情绪状态; 2)刺激促炎细胞因子分泌，并通过微生物相关分子模式调节宿主的免疫系统；3)诱导肠分泌细胞(enteroendocrine cells，EECs)产生具有神经活性的肠肽，如神经肽Y(neuropeptide Y，NPY); 4)产生可穿过血脑屏障的神经递质，如γ-氨基丁酸(γ-aminobutyric acid，GABA)、5-羟色胺(serotonin，5-HT)、多巴胺(dopamine, DA)、去甲肾上腺素(norepinephrine，NA)等; 5)通过细菌代谢产物，如短链脂肪酸(short-chain-fatty-acid，SCFA)作用于肠上皮细胞(intestinal epithelial cells，ECs)，改善肠道屏障功能和肠道免疫状态; 6)调节色氨酸/犬尿氨酸(tryptophan/kynurenine)途径代谢物; 7)迷走传入神经和脊髓感觉神经元组成的肠-脑双向通路(Fig 3)。
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| Fig 3 Mechanism of interaction between gut microbiome and central nervous system (Adapted from Reference 19, Created with BioRender.com) |
在以上途径中，HPA轴的异常激活在焦虑的疾病进程中扮演了十分重要的角色：焦虑是应激相关疾病，而HPA轴是哺乳动物的重要应激反应途径。在焦虑状态下，HPA轴激活所释放的CRH可直接作用于肠道本身，也可通过中枢神经系统导致肠功能障碍；ACTH则作用于肾上腺，释放皮质醇/皮质酮等糖皮质激素，激活免疫细胞、削弱肠道的屏障功能，诱发“肠漏”，进一步影响肠道微生物组的组成和稳定性。而这些肠道微生物组的改变又会反过来通过上述机制作用于中枢神经系统，形成恶性循环，促进焦虑的发生发展。这与临床上焦虑症患者肠道微生物组发生明显改变，而肠道微生物组失调的个体也常表现出焦虑情绪的现象相符。
近年来，随着肠-脑轴研究的进一步深入，Stilling等[20]在肠道微生物群完全缺失的成年无菌(germ-free，GF)小鼠的杏仁核中发现了社交刺激依赖性的转录调控受损。从个体角度观察，GF小鼠还表现出焦虑和恐惧相关行为的改变，但若将GF小鼠从无菌环境中短暂移至普通环境饲育时，其在行为上则与常规饲养的小鼠并无明显差异。研究还发现，GF小鼠的小脑、海马、大脑皮层中存在着大量未成熟和功能不全的小胶质细胞，而肠道微生物组移植可部分改善这种小胶质细胞缺陷，直接给予肠道菌群的代谢产物SCFAs也可在无菌状态下恢复受损的小胶质细胞。此外，使用抗生素诱导肠道菌群耗竭可产生与GF小鼠肠道环境相似的小鼠个体，Wang等[21]发现此类小鼠在慢性社交失败应激中展现出了更为明显的快感缺失样症状。Lach等[22]也提出由于某些抗抑郁药(如丙咪嗪、地昔帕明)同时具有一定的抗菌作用，因此它们或许不仅通过神经递质从生化角度改善脑功能，还通过影响肠道微生物群的组成重塑中枢神经系统。以上研究均进一步肯定并揭示了肠道微生物组与中枢神经系统的联系。
2.2 靶向肠-微生物组-脑轴的抗焦虑药物研发如上述，焦虑可引起肠道微生物组紊乱，肠道微生物组紊乱也会推进焦虑的病程。因此，平衡肠道微生物组的紊乱状态是靶向肠-微生物组-脑轴新型抗焦虑药物研发的主要切入点。就当前的研究来看，益生菌、益生元、类益生菌、肠道菌群移植均可调节焦虑对肠道菌群的影响。
2.2.1 益生菌与益生元益生菌是一类对宿主健康产生正面效应的、具有繁殖活力的微生物，当以足够的量施用时可给宿主的健康带来益处[23]。代表性益生菌有双歧杆菌、乳杆菌、丁酸梭菌、放线菌和酵母菌等。精神益生菌是指对中枢神经系统具有生物活性的益生菌，其中枢生物活性包括但不限于：1)调节焦虑和抑郁情绪，提高或改善认知功能；2)调节HPA轴对应激的反应性；3)促进神经递质如DA、5-HT、NA的合成；4)通过迷走途径调节肠-脑轴，降低大脑中GABA受体和c-fos的表达；5)减轻炎症反应，参与神经-免疫双向调节；6)调节BDNF的表达，促进神经发育；7)改变肠道菌群组成，恢复肠道屏障。
大量研究发现，预防性施用益生菌可缓解应激源暴露对肠道微生物组的负面影响，而某些乳酸杆菌属(Lactobacillus spp.)、双歧杆菌属(Bifidobacterium spp.)的益生菌还可进一步调节应激环境下的大脑功能。下表列出了近年部分有关益生菌对人类肠道微生物组和脑功能影响的研究(Tab 4)：
| Subject | Probiotics | Intervention results | Time |
| Healthy volunteers | L.helveticus R0052 B.longum R0175 |
Improve anxiety and depression-like performance. Decrease cortisol secretion. |
2011 |
| Healthyvolunteers | L.gasseri SBT2055 B.longum SBT2928 |
Enhance non-specific immunity. Relieve stress. |
2014 |
| Healthy volunteers | L.casei Shirota | Balance the secretion of cortisol in the body under stress and improve physical symptoms. | 2016 |
| MedicalStudents | L.casei Shirota | Improve sleep quality under stress and prevent somatization symptoms. | 2017 |
| Patients with fibromyalgia | ERGYPHILUS Plus Contains: L.Rhamnosus GG®, Casei, Acidophilus and B. Bifidus | Increase synaptic conductivity.Increase decision-making ability. | 2018 |
| Patients withbipolar disorder | L.rhamnosus strain GG B.animalis subsp. lactis Bb12 |
Reduce readmission rate. | 2018 |
| Healthy volunteers and IBS patients | L.gasseri CP2305 | Improve the sleep quality, mental state and gut microbiome composition of healthy adults under stress. | 2019 |
| Stressed individuals | L.plantarum DR7 | Improve mental function, cognitive function, learning and memory ability of stressed individuals. | 2019 |
| Patients with major depression | L.Plantarum 299v | Increase the concentration of kynurenine in circulation. Improve cognitive function. | 2019 |
| Annotation：IBS, irritable bowel syndrome. IBD，inflammatory bowel Disease. | |||
有两种方式可增加肠道益生菌的数量和活性：1)直接给予益生菌，如乳酸杆菌和双歧杆菌；2)通过补充益生元，如低聚半乳糖(galacto-oligosaccharidos，GOS)来刺激和促进某些特定益生菌的生长与繁殖[24]。益生元在摄入后通常不被吸收，而是在结肠中被肠道微生物发酵为SCFA和乳酸。其中，SCFA可通过刺激脂肪细胞产生瘦素、肠道分泌细胞分泌胆囊收缩素、酪酪肽、胰高血糖素样肽等肠肽，调节肠道内环境的稳态并进一步作用于中枢神经系统[22]。在慢性社会心理应激条件下，喂饲益生元低聚果糖(fructo-oligosaccharidos，FOS)和GOS均可显著减少小鼠的焦虑和抑郁样行为表现，并减少应激诱导的皮质酮表达，增加海马中BDNF的水平。此外，FOS与GOS的联合使用还可以防止由慢性应激引起的肠道双歧杆菌和乳酸杆菌的减少。
合生元是由益生菌和益生元通过一定配比组合形成的膳食补充剂，可选择性激活或刺激一种或多种益生菌的生长，以增加特定种类益生菌的数量，改善宿主的肠道健康[19]。如今越来越多的证据表明，长期摄入合生元可正向影响健康个体的情绪，调节HPA轴功能、改善焦虑相关表型和认知功能。
目前，研究正在尝试将精神益生菌作为治疗神经和精神疾病的佐剂和单一制剂，以提供中枢神经系统疾病相关的不同治疗选择。
2.2.2 类益生菌除了具有繁殖活力的益生菌外，某些经高温或辐射灭活的益生菌同样具有神经生物活性，被称为类益生菌或“幽灵益生菌”[25]。类益生菌虽无法制造SCFA等细菌代谢产物，但其细胞结构，尤其是细胞壁和细胞膜上的某些蛋白质却可诱发机体的免疫反应，通过调节炎症介质的产生实现其对中枢神经系统的作用。常见的这类结构主要有革兰阴性菌的脂多糖(lipopolysaccharide，LPS)，革兰阳性菌的肽聚糖(peptidoglycan，PGN)、磷壁酸(teichoic acid，TAs)和脂磷壁酸(lipoteichoic acid，LTA)，以及乳酸菌S层蛋白、双歧杆菌细胞表面相关脂蛋白BoPA。
研究发现，喂饲含有热灭活乳酸杆菌和德氏乳杆菌的菌饲料3周可显著增加小鼠的社交能力、减轻焦虑样行为，并降低血液中皮质酮的基础水平[26]。类似的，灭活的瑞士乳杆菌MCC1848在小鼠亚慢性社交失败应激模型中也展现了抗焦虑、抗抑郁的作用[27]。此外，热灭活母牛分支杆菌也可明显缓解小鼠的应激反应，对于应激相关性精神障碍如焦虑症、抑郁症、PTSD具有一定的预防和治疗作用。3项在日本进行的类益生菌临床研究发现，灭活的加氏乳杆菌CP2305可影响人类受试者在长期慢性应激状态下的行为表现：连续5周每日食用含热灭活的加氏乳杆菌CP2305的发酵乳饮料可改善应激状态下医学生的睡眠质量，并使肠道微生物组正常化；而连续12周每天食用则可改善大学生运动员的心理和生理状态，使焦虑、疲劳和抑郁样表现减少。
与具有繁殖活力的益生菌相比，类益生菌具有以下优点：1)无需冷藏, 保存期限更长；2)便于存储和运输；3)对免疫功能异常、有炎性疾病和/或肠道屏障功能受损的个体更加安全，无感染风险；4)无需担心抗生素的耐药问题；5)与抗生素/抗真菌药合用时无需考虑失活问题。因此，类益生菌在靶向肠道微生物组相关制剂的研究和开发中具有比益生菌更大的优势。
2.2.3 粪便微生物移植粪便菌群移植(faecal microbiota transfer，FMT)是将健康供体的粪便微生物转移到肠道菌群改变的个体中以调节其肠道菌群组成的过程。研究发现，对暴露于慢性不可预知性轻度应激(chronic unpredictable mild stress，CUMS)的小鼠，其粪便微生物可显著增加受体小鼠的抑郁和焦虑样表现，并增加受体小鼠海马中炎症因子TNF-α、IFN-γ的水平，表明应激诱导的异常行为表现和生理改变可通过肠道菌群在个体间传递[28]。类似的，抑郁症患者的粪便微生物也可在GF小鼠中诱发明显的抑郁和焦虑样行为，而来自健康志愿者的FMT则可帮助改善胃肠道疾病患者的肠道菌群组成，调节情绪，减少焦虑和抑郁相关表现。
尽管目前少有研究表明来自健康个体的FMT可以有效治疗神经精神疾病，但或许随着科学技术的发展，FMT技术最终可催生出粪便微生物类制剂，成为治疗焦虑、抑郁等神经精神疾病的新型药物。
3 基于GABAA受体亚基的新型抗焦虑药物的设计与开发中枢神经网络功能失调是焦虑症发病的神经生物学基础，而内侧前额叶皮层-杏仁核GABA能神经通路在焦虑症的病理生理过程中发挥了重要作用。
3.1 GABAA受体的结构及各亚基的功能GABAA受体属于配体门控的氯离子通道，为由5个亚基构成的异源性寡聚体膜蛋白。现已在哺乳动物中明确鉴定出了19种GABAA受体亚基，分别为α1-6、β1-3、γ1-3、δ、ρ1-3、θ、ε和π[29]。不同的亚基组合形式为GABAA受体提供了一定的异质性，使其能够实现多种神经生理功能。当GABAA受体被其内源性配体GABA激活时，其蛋白亚基构型发生变化，中央的氯离子通道瞬时开放，Cl-内流，细胞膜超极化、神经元兴奋性降低。
GABAA受体在焦虑障碍和睡眠障碍的治疗中扮演了重要角色，苯二氮䓬类(BZDs)经典抗焦虑药物便是通过与GABAA受体结合，增加氯离子通道的开放频率，加强GABA引起的神经元抑制来实现其抗焦虑作用的。然而，BZDs在GABAA受体上的结合位点与内源性配体GABA的结合位点并不相同：如Fig 4，GABA的结合位点在α和β亚基间的界面上，而BZDs的结合位点则在α和γ亚基间。因此，BZDs对GABAA受体的药理作用属于变构调节。
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| Fig 4 Comparison of binding sites of GABA and BZDs on GABAA receptor (Adapted from Reference 1, Created with Biorender.com) |
需要说明的是，BZDs对于不同α亚基的亲和力不同：对胞外N端含有组氨酸残基的α1、α2、α3和α5亲和力较高，而对N端含有精氨酸残基的α4和α6亲和力较低。且BZDs在含有α1、α2、α3和α5亚基的GABAA受体间的选择性较低，这直接导致了经典抗焦虑药物BZDs的成瘾性，及使用该类药物后出现的大量副作用和停药反应。条件性基因突变研究表明：含有α1亚基的GABAA受体主要介导镇静、记忆缺失以及抗抽搐作用，而脊髓中含有α2/α3的GABAA受体则与镇痛效应关系密切。含有α5亚基的GABAA受体主要存在于海马，与认知功能相关。进一步研究发现，α2才是在额叶皮层-杏仁核环路中高表达、介导BZDs发挥抗焦虑药理学作用的主要亚基，而α5虽然在杏仁核高丰度表达，也参与影响了实验动物的焦虑样行为，但含有该亚基的GABAA受体在被选择性激活时可对实验对象的认知功能造成损伤，导致副作用的出现[30]。Tab 5总结了α亚基的功能效应及其可能介导的药理学作用。虽然目前临床并未应用任何一种GABAA受体亚基的选择性正向调节剂作为焦虑障碍的治疗药物，但提高化合物针对GABAA受体亚基，尤其是α2亚基的选择性无疑将有助于提高靶向GABAA受体抗焦虑药物的疗效、降低副作用。
| α subunit | Effects |
| α1 | Mediates the sedation and anti-convulsions effects of BZDs, leading to memory loss. |
| α2 | Mediates the anti-anxiety effect of BZDs. |
| α3 | Related to BZDs binding-site. Lack of information. |
| α4 | Irrelated to BZDs binding-site. |
| α5 | Mediates the anti-anxiety effects of BZDs, leading to cognitive impairment. |
| α6 | Related to BZDs binding-site. |
艾替伏辛(etifoxine，EFX)是一种非BZDs抗焦虑药物(Fig 5)，在啮齿类动物中表现出了明显的抗焦虑和抗惊厥作用，并已被用于测试治疗人类的焦虑相关疾病。相关结果显示，艾替伏辛在治疗焦虑障碍、改善临床症状方面具有不逊于BZDs药物氯硝西泮的效果[31]。
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| Fig 5 Chemical structure of EFX (created with ChemDraw 19.1) |
离体实验表明，EFX可以抑制GABAA受体与其特异性配体TBPS(t-butylbiclo-phosphorothionate)的结合，即EFX在GABAA受体上存在特异性结合位点。然而，放射性配体结合实验却显示：EFX并不影响GABAA受体激动剂[3H]-蝇蕈醇和BZDs [3H]-氟硝西泮与GABAA受体的结合。此外，BZD受体拮抗剂氟马西尼对EFX的抗焦虑药理活性并无明显的翻转作用。综上，EFX与BZDs的靶受体虽然同是GABAA受体，但其结合位点明显不同于GABA和BZD [32]。随后的重组研究结果也证实了这一推论，即在缺乏α或γ亚基的情况下，EFX对GABA能神经系统仍然存在药理作用。
2003年，Hamon等确认了GABAA受体的β亚基为介导EFX发挥药理学作用的关键亚基，且在由β亚基组成的五聚体膜蛋白中，含有β2或β3的α1/α2GABAA受体比含有β1的α1/α2GABAA受体对EFX的亲和力更高。然而，若将五聚体中的所有亚基全部替换为β2或全部替换为β1，则该β2GABAA受体对EFX的亲和力将比β1GABAA受体更低，这表明α亚基虽非EFX的结合位点，但也在EFX-GABAA受体相互作用中发挥了一定的功能。
2019年，Mattei等[33]针对EFX与含有不同α亚基的β3GABAA受体之间的相互作用进行了研究，发现与其他GABAA受体相比，EFX更倾向于与α3β3GABAA受体结合，对α2β3和α6β3GABAA受体的结合强度也稍高。这解释了EFX在抗焦虑剂量下无镇静作用，对受试人或动物的运动功能也无明显损伤的实验现象，即EFX对具有镇静效应的α1GABAA受体亲和力较低。此外，该小组还进一步对EFX与α3β3γ2SGABAA受体的对接进行了模拟，首次发现了EFX与GABAA受体的结合位点：位于α/β的交界面，靠近GABA的结合口袋。
除直接作用于GABAA受体外，EFX还可以作用于线粒体18 ku转位因子蛋白(translocator protein，TSPO)，增加中枢神经类固醇的合成，而这些神经类固醇物质对于GABAA受体可产生明显的正向变构调节。然而，由于EFX对GABAA受体亲和力约为TSPO的2倍(Ki=6.1 μmol·L-1，Ki =12.7 μmol·L-1)，TSPO途径是否真正介导了EFX的抗焦虑作用犹未可知。但无论如何，由于具有明确的疗效和更少的副作用，艾替伏辛仍是一种具有研发和上市潜力的新型抗焦虑药物。
3.2.2 AZD6280和AZD7325由上节介绍可知，与非选择性GABAA受体激动剂相比，选择性增强候选化合物与GABAA受体α2和α3亚基亲和力有助于将该化合物的疗效和副作用分离。基于这些理念，阿斯利康公司(AstraZeneca Plc)于2011年研发了一系列以AZD7325和AZD6280为代表的，具有α5亚基低亲和力、α2和α3亚基高选择性的GABAA受体激动剂[34]。
药效学分析结果显示，AZD7325能将一定剂量下地西泮的最大效应提高15%，而AZD6280可提高32%-34%。在临床前实验中，AZD7325和AZD6280均展现了较为单纯且明显的抗焦虑作用，不伴随镇静效果。而在步入Ⅰ期临床试验后，研究还发现AZD7325和AZD6280能够一定程度上改变受试对象的脑电特征。
4 结语2019年，柳叶刀精神病学杂志发表了2013-2015年中国精神卫生调查资料：在18岁以上人群中，焦虑障碍的患病率最高，心境障碍其次。然而，与抗抑郁药物相比，我国抗焦虑药物的研究明显滞后，且学科布局、研究方向的选择和资金支持未与疾病的患病率、社会家庭负担和医疗资源做到较优匹配[35]。从论文发表的角度来看，近十年我国抗焦虑药物相关研究虽在国际学术期刊上的发表取得了长足的进步，但在有关新型抗焦虑药物研发的方面却鲜有独到的见解和重要的学术发现。
本文旨在表明，焦虑障碍不仅与中枢神经环路或网络的病理生理变化有关，还涉及免疫与炎症反应、氧化应激、内分泌及肠-微生物-脑轴的功能紊乱。因此，新型抗焦虑药物的研究策略不应将眼光局限于中枢神经系统，还应注意到非中枢系统在焦虑障碍发生发展中所扮演的重要角色，我们期待此领域更多的精彩发现。
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