澎湃新闻采访人员 贺梨萍
人类快乐的源泉来自哪里?在科学家的眼里,血清素、多巴胺、内啡肽是最重要的三种物质 。其中,5-羟色胺(5-HT),也就是血清素,是一种重要的神经递质,它在大脑中发挥作用,赋予我们感受快乐和幸福的能力,也被称为“快乐神经递质” 。
过去的研究已经发现,5-羟色胺参与人体广泛的生理功能,包括调节大脑的记忆、认知、情感、学习和成瘾性,该系统的失调可能会引起多种精神类疾病,如抑郁症、精神分裂症、躁郁症、双相障碍、偏头痛等 。但5-羟色胺如何让人产生幸福感?这个生物学机理一直没有破译 。
北京时间3月25日凌晨,顶级学术期刊《自然》(Nature)在线发表了由浙江大学基础医学院、中科院上海药物研究所等团队的研究人员联合完成的一项研究,题为“Structural insights into the lipid and ligand regulation of serotonin receptors” 。该项研究在国际上首次报导了三种5-羟色胺受体的近原子分辨率结构,揭示了磷脂和胆固醇如何调节受体功能,以及抗抑郁症药物阿立哌唑(Aripiprazole)的分子调节机制 。
该论文通讯作者为浙江大学医学院、良渚实验室、医学中心张岩研究员、上海药物研究所徐华强研究员和蒋轶研究员 。浙江大学基础医学院博士生张会冰和博士后毛春友、上海药物研究所与浙江大学基础医学院联合培养博士生徐沛雨、上海药物研究所与上海科技大学联合培养博士生黄思婕、美国温安洛研究所X. Edward Zhou和上海药物研究所程曦副研究员为本文共同第一作者 。
浙江大学在对该研究的报道中提到,血清素必须通过相应的受体的介导方能产生作用,其受体在人体中有十几种不同亚型,包括血清素受体1A、1B 、1D、1E等,分布在不同的脑区,介导兴奋性和抑制性的神经传递 。
截至目前,血清素受体1A是临床药物靶向最为集中的受体亚型,是临床治疗精神分裂和抑郁症的药物阿立哌唑的主要药物靶标 。血清素受体1D与血清素受体1B具有高度序列同源性,同时也是曲坦类抗偏头痛药物的作用靶标;血清素受体1E与记忆有关 。此外,即使大脑没有分泌血清素来激活其受体,人体也会保持一定的幸福感 。
值得一提的是,目前科学家对5-羟色胺家族受体的精细结构仍了解甚少,因此神经类药物的开发也较为粗放,虽然能够产生积极效果,但随之而来的是一连串副作用 。以抗精神分裂和抗抑郁药物为例,患者在服用后通常会出现嗜睡、体重增加等症状 。
5-HT1A、5-HT1D和5-HT1e受体与配体和Gi蛋白复合物的冷冻电镜结构 。
为了开发更有效且毒副作用更低的治疗药物,研究团队采用单颗粒冷冻电镜技术,首次解析了上述三种5-羟色胺受体结合不同配体的冷冻电镜结构 。
5-羟色胺受体是一种位于细胞膜上的蛋白,除了内源性配体和药物分子能够调节它们的功能以外,脂质也对维持受体正常功能起到至关重要的调节作用 。这项研究突破多项技术难题,在国际上首次报道了5-HT1A受体受到磷脂和胆固醇的分子调节机制 。
5-HT1A受体的磷脂和胆固醇调节 。
研究发现,磷脂分子PI4P能结合于5-HT1A受体和G蛋白的相互作用界面 。多个胆固醇分子结合在受体的跨膜区,直接参与了受体的激活 。
研究团队还对能激活托血清素受体1A的第三代精神分裂治疗药物阿立哌唑开展了研究 。他们发现,由血清素和阿立哌唑分别去激活5HT1A受体时,后者在扣动“快乐产生”的扳机后,产生反应的速度更慢 。
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