sigma-1受体生物学研究进展及对其与神经精神系统疾病关系的最新认识

曹丹旎，吴 宁，李 锦

（军事科学院军事医学研究院毒物药物研究所，北京 100850）

随着社会的进步、医疗水平的提高、生活环境和习惯的改变以及健康概念的更新，人类疾病谱发生了2次重大变化。第1次是从以鼠疫、霍乱、天花等烈性传染病为代表的传染病时代转化为以高血压、冠心病、糖尿病和肿瘤等疾病为代表的慢性躯体疾病时代；第2次是从慢性躯体疾病时代逐渐转化为今天的以抑郁症、焦虑障碍、精神分裂症、老年痴呆和药物成瘾等疾病为代表的神经精神疾病时代。疾病谱的改变必然引起生物学、药学和医学等与疾病预防、诊断和治疗密切相关的一级学科发生重大变化。在人类处于神经精神疾病时代的今天，面临的前所未有的巨大挑战是已有的神经精神疾病发病率不断攀升，且新的神经精神疾病时有出现。而神经精神疾病的发病机制研究严重滞后，临床治疗效果远不能令人满意。迄今为止，尚无一种神经精神疾病的发病机制被阐明，导致有效的医学干预手段严重匮乏。在近半个世纪，特别是近20年来，为了摆脱上述尴尬局面，人们在神经精神疾病治疗的潜在靶标研究方面投入了巨大的热情和精力。sigma受体（sigma receptor，SAR）就是在上述大背景下发现的一个与众不同、具有抗神经精神系统疾病潜能的重要分子。本文对近年来1型SAR（sigma-1 receptor，SA1R）生物学研究的最新进展及其与神经精神疾病关系的最新认识予以综述。

1 SAR及其亚型的发现

人们早就知道苯并吗啡烷类化合物——消旋-N-丙烯去甲美他佐辛〔（±）-SKF-10047〕能与不同亚型阿片受体（μ-和κ-阿片受体）结合，并产生显著的特征性精神活性。令人意外的是，人们偶然研究发现（±）-SKF-10047也能通过与一种特殊的未知蛋白分子发生相互作用，产生与（±）-SKF-10047激活阿片受体生物学效应极为类似的精神活性。据此推测，既然同一个化合物能通过不同的作用靶点产生类似的生物学活性，那么这些被作用的不同的靶分子之间很可能存在某种内在关联。因此，1976年，Martin等[1]认为该未知蛋白分子可能是阿片受体家族中的一个新成员（新的阿片受体亚型），并首次将其命名为sigma阿片受体。在此之后，人们对由（±）-SKF-10047异构体拆分得到的左旋-N-丙烯去甲美他佐辛〔（-）-SKF-10047〕和右旋-N-丙烯去甲美他佐辛〔（+）-SKF-10047〕开展了药理学和动物行为学研究，获得的研究结果使人们认识到之所以（±）-SKF-10047既能与μ-和κ-阿片受体结合，又能与sigma阿片受体结合，是因为（±）-SKF-10047中的（-）-SKF-10047能与μ-和κ-阿片受体结合，但不能与sigma阿片受体结合；而（+）-SKF-10047则只能与sigma阿片受体结合，却不能与μ-和κ-阿片受体结合[2]。该实验结果提示，sigma阿片受体有可能并不属于阿片受体家族。进一步研究发现，非选择性阿片受体阻断剂纳曲酮可竞争性抑制（-）-SKF-10047与阿片受体结合，却不能抑制（+）-SKF-10047与sigma阿片受体结合[3]。该结果使人们相信sigma阿片受体的确不属于阿片受体家族，而是一类新的受体分子。出于对前人研究工作的尊重，1982年在保留sigma的情况下，去除了“阿片”2个字，将此蛋白分子重新命名为SAR。至此，SAR的概念被提了出来。

根据对配体的选择性不同、分子质量的差异及其生物效应的不同，SAR被分为SA1R和SA2R 2个亚型[4]。两者具有不同的分子质量，调控不同的细胞功能和生理功能。SA1R对（+）-（1S，5S，9S）-苯并吗啡烷而不是（-）-（1R，5R，9R）-苯并吗啡烷具有较高的亲和力，而SA2R对（-）-（1R，5R，9R）-和（+）-（1S，5S，9S）-苯并吗啡烷具有相同程度的高亲和力[5]。SA1R在1996年被成功克隆[6]。

虽然SA1R亦被称为非阿片细胞内受体1，但实际上SA1R不能算是纯粹的经典意义上的一种受体，而是一种少见的具有某些受体特征（其功能受特异性配体调控）、主要定位于内质网膜特别是内质网线粒体相关膜上的一种与众不同的分子伴侣蛋白[7]。已有研究表明，SA1R发挥生物学作用可能主要通过3种机制。①分子伴侣作用机制。SA1R可与受其调控的蛋白分子（靶蛋白），如离子通道、受体、激酶、代谢酶、转运体和其他分子伴侣蛋白等发生蛋白-蛋白相互作用，从而形成3类有生物活性的蛋白-蛋白复合物，即具有特定生物学活性的复合物、保证靶蛋白在细胞内转运和精确定位的复合物及提高靶蛋白稳定性的复合物。②受体样作用机制。SA1R能被其配体激活或阻断，通过兴奋或抑制其受体后信号通路发挥调节细胞生物学功能的作用。③分子伴侣-受体混合机制。在SA1R和某些受其调控的靶蛋白发生蛋白-蛋白相互作用时表现出明显的SA1R配体依赖性，即SA1R在与某些受其调控的靶蛋白发生蛋白-蛋白相互作用之前必须预先在配体作用下使SA1R立体空间构象发生适应性改变。

对SA1R的近半个世纪的研究发现，SA1R通过上述3种生物学机制对细胞的离子通道功能、G蛋白偶联受体功能、蛋白质表达和表达后修饰及细胞内转运、内质网-线粒体通讯、脂质代谢、线粒体功能、细胞自噬和细胞存活等多种细胞功能具有重要调控作用；与神经退行性疾病、缺血性脑损伤、肿瘤、慢性神经痛、眼底病、药物成瘾、抑郁症等情感障碍性疾病、精神分裂症、急性脑外伤和新型冠状病毒感染的肺炎等多种疾病的病理生理过程相关。大多数学者认为，SA1R可能是一个针对多种疾病、有特色的潜在治疗靶点[7]。

2 SA1R生物学研究进展

自SA1R被成功克隆之后，众多实验室对其遗传学、蛋白质结构、亚细胞定位及其生物学功能、配体结合位点、与受其调控的靶蛋白发生相互作用的结构基础及其在组织器官的分布等开展了大量卓有成效的研究，对其分子特征及相关问题的认识取得了巨大进步。但必须指出的是，在SA1R分子特征研究领域还存在许多不甚清楚的问题，已取得的实验结果之间还存在着相互矛盾的现象。

2.1 SA1R遗传学、分子结构和分布

2.1.1 遗传学特征

SA1R是一类由SIGMAR1基因编码、分布广泛、功能多样、具有某些受体生物学特征的分子伴侣蛋白。人SIGMAR1基因定位在9号染色体的短臂13区3带，由约7000个碱基对组成，含有4个外显子和3个内含子。其中，外显子1由207个核苷酸组成（翻译起始位点前有56个核苷酸的5′-非编码区），编码50个氨基酸残基；外显子2由201个核苷酸组成，编码67个氨基酸残基；外显子3由93个核苷酸组成，编码31个氨基酸残基；外显子4由1132个核苷酸组成（包含907个核苷酸的3′-非编码区），编码75个氨基酸残基[8]。

2.1.2 分子结构特征

对SA1R的分子结构特征研究始于用特异性SA1R标记探针〔（+）-[3H]-喷他佐辛，pentazocine，镇痛新〕技术从豚鼠肝中成功克隆得到SA1R配体结合蛋白[6]。在此基础上，利用SA1R激动剂（+）-[3H]-喷他佐辛标记的SA1R结合位点放射性失活技术确定SA1R的分子质量为（24±2）ku。之后，用寡核苷酸降解和cDNA文库筛选技术从豚鼠肝cDNA文库中成功克隆SA1R的cDNA，从豚鼠肝中分离纯化得到SA1R蛋白。最早的人源SA1R是从人胎盘绒毛膜上皮癌细胞cDNA文库中克隆获得的[9]，随后人们又成功克隆了小鼠和大鼠SA1R[10-11]。研究发现，不同种属的SA1R均由223个氨基酸残基构成，氨基酸序列一致性≥87%，提示SA1R在进化上的保守性。人、豚鼠和大鼠SA1R的cDNA分子中均包含polyA尾和上游的聚腺苷酸信号（AATAAA）。位于SA1R N端的8肽（蛋氨酸-脯氨酸-色氨酸-丙氨酸-缬氨酸-甘氨酸-精氨酸-精氨酸）参与调控SA1R的内质网定位，构成SA1R与配体的结合位点[9，11]。进一步的分子结构分析还发现，其中位于末位的2个精氨酸残基组成的结构域在确保SA1R锚定于内质网膜上发挥最为关键的作用[12]。在人T淋巴瘤细胞Jurkat细胞中发现，缺失SA1R基因的第3外显子使SA1R突变体丧失与配体结合的能力[13]。

SA1R之所以对众多细胞的生理功能和病理生理过程具有重要而广泛的调控作用，能成为一个既不同于典型分子伴侣蛋白又不同于经典意义上受体的特殊生物活性分子，重要原因之一是其既能通过分子伴侣机制又能通过受体配体相互作用机制发挥其生物学活性。SA1R之所以具备上述双重作用机制，最重要的分子结构基础之一是其分子中具有跨膜结构域，使之能定位于细胞膜和特定的细胞器膜（内质网膜）上[14]。因此，深入研究SA1R跨膜结构域构成及其拓扑结构特点对全面认识SA1R具有重要意义。通过大量研究工作，研究人员先后建立了3个用于展示SA1R跨膜结构域构成及其拓扑结构特点的模型。最早建立的模型是单跨膜拓扑结构模型[6，9]，是以定位于内质网膜上的SA1R为研究对象建立的。在此模型中，N端较短，位于内质网膜外侧，朝向细胞质；C端较长，位于内质网膜内侧，朝向内质网腔。研究发现，人和大鼠SA1R的跨膜结构域由第 92～112 位氨基酸残基构成[9，11]，豚鼠SA1R的跨膜结构域则由第11～29位氨基酸残基构成[6]，提示不同种属SA1R的跨膜结构域长度和位置存在差异。此后建立的第2个模型是双跨膜拓扑结构模型[15]，是以定位于细胞膜上的SA1R为研究对象建立的。该模型显示，在全长SA1R分子中有2个跨膜结构域，2个跨膜结构域之间有1个位于细胞膜外侧、由约50个氨基酸残基构成的环状结构，其N端和C端均位于细胞膜内侧，朝向细胞质，分别由约10和125个氨基酸残基构成。第3个模型是利用生物化学和晶体学技术，以定位于内质网膜上的SA1R三聚体为研究对象建立的三聚体晶体跨膜拓扑结构模型[16]。该模型显示构成三聚体的每个SA1R单体均有1个跨膜结构域，由第9～30位氨基酸残基构成；C端长且互相缠绕，位于内质网膜内侧，朝向内质网腔；N端短，位于内质网膜外侧，朝向细胞质。然而需要指出的是，到目前为止，在此研究领域中有些研究结果明显不一致甚至相互矛盾，究其原因可能与所用的研究技术不同、所用的SA1R亚细胞定位（细胞膜或内质网膜）不同或其他未知的因素相关。因此，为准确解析SA1R跨膜的生物学特点和分子结构基础，还需更深入研究。

有研究发现，SA1R能以单体、二聚体、三聚体甚至多元寡聚体形式存在[17]，SA1R只有在形成寡聚体后才能与配体相互作用[18]。在SA1R激动剂作用下，SA1R倾向于去寡聚化；而在拮抗剂作用下，SA1R倾向于寡聚化[19]。亲和标记成像技术证明了SA1R二聚体和寡聚体的存在。SA1R形成二聚化和寡聚化的核心分子结构与2段氨基酸残基序列密切相关：一个是由第2外显子编码、位于第2个跨膜结构域中的第87～91位氨基酸残基构成的5肽序列（甘氨酸-X-X-X-甘氨酸）；另一个也是由第2外显子编码、位于上述核心序列的下游，由第108～112位氨基酸残基构成的5肽序列（甘氨酸-X-X-X-甘氨酸）[20]。利用荧光共振能量转移光谱测定技术分析COS-7细胞中异源表达的SA1R，发现SA1R激动剂（+）-喷他佐辛处理1 h后SA1R多以单体或二聚体形式存在；而用SA1R拮抗剂氟哌啶醇处理1 h，SA1R则多以多个SA1R组成的寡聚体形式存在[21]。利用排阻色谱与多角度光散射分析联用（SEC-MALS）和非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析技术研究发现，SA1R寡聚体大小分布范围从3～8聚体不等[18，22]。虽然上述研究均提示配体调控下发生的SA1R寡聚化改变可能是配体调控SA1R功能的一个重要特点，但SA1R寡聚化的分子机制及不同的寡聚化形式与其功能的关系尚不清楚。

SA1R不同于一般意义上的分子伴侣蛋白，其最显著的生物学特点是能与内、外源性配体发生相互作用，从而被激活或抑制，发挥对细胞功能的调控。因此，在SA1R分子结构中一定存在配体结合位点。深入研究SA1R的配体结合位点，不但对研究SA1R激活和失活的结构生物学基础至关重要，而且对阐明配体与SA1R之间相互作用的选择性、亲和力和作用性质具有重要意义，是设计合成高选择性和高亲和力配体的重要生物学基础。早期利用点突变技术研究发现，分别由第3和第4外显子编码的第126位天冬氨酸残基和第172位谷氨酸残基是SA1R与配体高亲和力结合的关键氨基酸位点[23]。另有研究发现，SA1R分子中具有一段由第176～203位氨基酸残基构成的亲水片段，在这个亲水片段中又包含1个具有亮氨酸/缬氨酸-X-X-X-XX-酪氨酸-X-X-X-X-X-赖氨酸/精氨酸残基构成的保守序列，此序列构成了SA1R与胆固醇结合的位点。此研究还发现，在上述保守序列中第173位酪氨酸残基对SA1R与胆固醇结合最为重要[24]。随后利用放射性碘标记光敏探针技术研究表明，在SA1R分子中有2个类固醇结合位点，分别被命名为SBLD-Ⅰ（由第91～109位氨基酸残基构成）和SBLD-Ⅱ（由第176～194位氨基酸残基构成）。进一步研究表明，这2个序列不但能使SA1R与类固醇结合，而且由这2个空间位置上非常接近的序列并列形成了1个重要的SA1R配体结合位点。此外，此位点还可能与脂质筏重塑相关，参与细胞内脂质输运[25]。对SA1R蛋白开展三维构象研究获得的实验结果支持了上述发现，并提出在SA1R蛋白C端存在多个β片段，分别由第111～116位、第133～135位、第144～146位和第158～164位氨基酸残基构成。这些β片段可能与SA1R与配体结合及SA1R与受其调控的靶蛋白发生蛋白-蛋白相互作用（分子伴侣作用）相关。SA1R晶体学研究还提供证据证明，在SA1R分子中由高度保守的第172位谷氨酸残基和（或）第126位天冬氨酸残基形成了2个负电荷位点，这可能是保证SA1R通过离子键与带有正电荷的SA1R配体发生相互作用的新途径[16]。

2.1.3 组织器官分布和亚细胞定位

SA1R的分布有2种情况，即SA1R分布的位置性质和SA1R本身的分子特征。前者可分为组织器官分布、细胞分布和亚细胞定位；后者则分为SA1R全长分布和SA1R剪接体分布。下面只介绍其组织器官分布和亚细胞定位。

2.1.3.1 组织器官分布

采用RNA印迹、RNA原位杂交和免疫组化等技术在动物和人体开展的大量研究表明，除骨骼外，SA1R几乎在机体所有组织器官中均有表达，如心、肝、脑、胎盘、胸腺、肺、肾、胃、小肠、肌肉、肾上腺、脾、睾丸和胰腺等[6，9-11，26]。然而在各组织器官中SA1R mRNA和蛋白的表达水平并不一致，如SA1RmRNA在脑、胃、肝、肾上腺和睾丸等呈中等程度表达，但SA1R蛋白在脑、脊髓和外周神经表达最高，在肝和肾上腺等表达较少[26-28]。在中枢神经系统，SA1R分布广泛，高表达于前额叶皮质、海马、纹状体和下丘脑，其次是小脑、中缝背核、蓝斑和嗅球等脑区的神经元和胶质细胞（星形胶质细胞、少突胶质细胞和室管膜细胞）[26-28]。此外，SA1R在脊髓星形胶质细胞、背根神经节和大鼠坐骨神经施旺细胞也均有分布[28]。尽管SA1R分布如此广泛，但迄今为止，有关其病理生理作用的研究主要集中于神经元、心肌细胞、肾和视网膜系统。

2.1.3.2 亚细胞定位

过去40余年的大量研究发现，SA1R的亚细胞定位常因组织器官、细胞类型和细胞功能状态的不同而异。造成前两者差异的原因一方面可能与不同组织器官和不同细胞类型需执行的生理功能和生化过程不同有关，另一方面可能与SA1R对不同组织器官和不同类型细胞需发挥的调控作用不同有关；而后者则可能是因为细胞处于不同状态时SA1R发生了迁移和重定位。早期在人类免疫细胞上的研究发现，SA1R可表达于内质网膜和细胞核膜上[29]。随后，通过大量的实验研究，在离体培养CHO细胞上观察到SA1R可表达于内质网线粒体相关膜上和细胞膜上[30]。上述表达于细胞膜上的SA1R对离子通道功能具有调控作用，如表达于人类免疫细胞膜上的SA1R对Kv1.4钾通道功能具有负性调控作用。利用免疫电镜技术对多种组织细胞开展的大量研究显示，SA1R亚细胞定位因细胞和器官类型不同而异[31]。例如，在视网膜感光细胞中SA1R可表达于细胞核膜，而在内质网膜和细胞膜上均未观察到有SA1R的表达。在小鼠运动神经元样NSC34细胞上观察到SA1R表达于核浆网膜和核膜，也未观察到在内质网膜和细胞膜上有SA1R表达[32]。利用放射自显影和免疫组织化学技术在大鼠肝中发现SA1R能表达在线粒体膜上。配体受体结合实验结果显示，大鼠肝或脑组织线粒体膜上均表达SA1R激动剂（+）-喷他佐辛结合位点，但肝组织线粒体膜上的SA1R对（+）-喷他佐辛的亲和力较脑线粒体膜上的SA1R高15倍；进一步通过检测单胺氧化酶（线粒体外膜标志物）和细胞色素c氧化酶（线粒体内膜标志物）活性发现，SA1R表达于大鼠肝线粒体外膜上（胞浆一侧）。利用SA1R和特异性肝细胞线粒体生物标志物免疫共染技术研究发现，SA1R的确表达在线粒体膜上[33]。尽管关于SA1R亚细胞定位的研究结果有较大的差别，但总体上可得出如下结论：利用不同的研究技术在多种细胞中发现SA1R在内质网线粒体相关膜、细胞膜、内质网膜、线粒体膜、核膜、核浆网膜或细胞膜内表面囊泡膜等一个或多个亚细胞部位存在，提示SA1R亚细胞分布的复杂性。

2.2 SA1R的基本功能

如上所述，SA1R主要通过2个途径，即蛋白-蛋白相互作用（分子伴侣机制）和SA1R-配体相互作用（受体作用机制），影响下游生物活性分子的功能，并进一步影响细胞的生理功能和生化过程，最终对细胞功能产生影响。令人遗憾的是，迄今人们对有关SA1R-配体相互作用机制研究较少。本文把SA1R通过该2途径影响细胞生理功能和生化过程定义为SA1R的基本功能，而把最终导致的细胞功能改变定义为SA1R对细胞功能的影响。本部分主要介绍SA1R通过蛋白-蛋白相互作用调节细胞生理功能和生化过程及有关受体机制的研究进展。

2.2.1 与离子通道蛋白的相互作用

SA1R通过与Kv1.2等多种离子通道发生蛋白-蛋白相互作用而下调离子通道功能或上调离子通道在细胞膜上的表达[34]。大量研究发现，SA1R也能抑制Kv1.3，Kv1.4和Kv1.5钾离子通道功能[35]，调节Kv2.1钾通道功能，抑制L-型和N-型电压门控钙通道介导的钙内流[36]，抑制 Nav1.2，Nav1.4 和Nav1.5电压门控钠通道电流[37]，调控hERG钾通道膜表达[38]，抑制酸敏感离子通道功能[39]。SA1R还能通过在内质网钙耗竭时抑制胞外钙离子内流、抑制和调控离子通道（特别是电压门控型离子通道）功能，这是SA1R调控细胞功能的一条重要机制，与细胞兴奋性、突触间神经传递、线粒体功能、细胞内质网应激、细胞自噬、细胞保护以及细胞迁移、增殖和分裂等细胞功能密切相关[40]。

2.2.2 与G蛋白偶联受体和单胺转运体的相互作用

SA1R也能与多种G蛋白偶联受体发生蛋白-蛋白相互作用。已发现的能与SA1R发生相互作用的G蛋白偶联受体至少包括阿片受体[41]、促肾上腺皮质激素释放素受体、瘦素受体、促生长激素分泌素受体、大麻素1型受体[42]、胆碱M2受体[43]、多巴胺D1受体和D2受体[44]等。但是，关于SA1R与这些G蛋白偶联受体发生蛋白-蛋白相互作用后对受体的表达、与配体的亲和力、内在活性及受体后信号转导过程有何影响的研究非常少。仅有个别研究报道SA1R与阿片受体发生相互作用而影响阿片受体信号转导，但不影响阿片受体与配体结合；此外，SA1R激动剂通过影响多巴胺转运体的结构，促进多巴胺转运体与配体结合，通过抑制多巴胺转运体功能及上调钙信号促进精神兴奋剂介导的多巴胺释放[22]。

2.2.3 与血浆蛋白的相互作用

SA1R还能与血浆中的蛋白质发生蛋白-蛋白相互作用。用人乳腺癌细胞系MDA-MB-231研究发现，SA1R能与血浆中的整合素β-1-SKF-10047（SA1R激动剂）复合物发生相互作用，从而降低血细胞的黏附性及其与胆固醇的结合能力[24]。这些作用可能对缺血性心脑血管疾病有利。有研究发现，因为可卡因对SA1R拮抗剂或SA1R siRNA敏感，可卡因促进血小板衍生生长因子BB表达的作用呈SA1R依赖性[45]。此外，SA1R还能与白细胞介素24[46]、组氨酸三核苷酸结合蛋白1和锌指蛋白179发生蛋白-蛋白相互作用但该相互作用的功能有待进一步研究。

2.2.4 与线粒体功能相关蛋白的相互作用

SA1R能与线粒体类固醇激素合成急性调节蛋白和电压依赖性阴离子通道2通过蛋白-蛋白相互作用形成复合物，从而上调线粒体代谢功能[47]。SA1R还能与Rac1发生蛋白-蛋白相互作用形成复合物，从而调控Rac1信号，引起线粒体发生轻微氧化应激反应，促进神经可塑性，预防细胞凋亡和自噬[48]。

2.2.5 与内质网蛋白的相互作用

三磷酸肌醇（inositol triphosphate，IP3）是与Gq偶联的G蛋白偶联受体信号转导通路的第二信使之一。IP3一方面通过激活蛋白激酶C及其下游级联反应引起细胞应答；另一方面还可从质膜扩散到胞质，与内质网膜上的IP3门控型钙通道（IP3受体）结合，打开通道，使内质网中高浓度的钙离子迅速释放至胞浆，增加胞浆中钙浓度，引起细胞应答。

内质网膜上有IP3受体和兰尼碱受体表达，二者均能促进内质网内储存钙的释放。SA1R通过蛋白-蛋白相互作用调控IP3受体[49]和兰尼碱受体[50]功能，从而影响细胞内钙浓度。研究发现，SA1R激动剂（+）-喷他佐辛和氟伏沙明（fluvoxamine）通过激活SA1R抑制兰尼碱受体引起的心肌细胞肌浆网的钙释放。有证据表明，SA1R通过与IP3受体形成复合物而调控IP3受体功能时具有IP3受体亚型特异性。SA1R激动剂通过激活SA1R增加由Ⅲ型IP3受体介导的钙释放[51]，却抑制由Ⅰ型IP3受体诱导的纹状体中型多棘神经元的内质网钙释放[52]。

热休克蛋白70（heat shock protein 70，Hsp70）是Hsp家族中的一员，亦属于分子伴侣蛋白，参与机体内的应激反应，对细胞具有重要保护作用。SA1R能促进Hsp70与免疫球蛋白结合，SA1R自身也会参与其中，形成一个稳定的三分子复合物。当SA1R激动剂与此复合物中的SA1R结合后，此复合物即发生解离。SA1R还能与兰尼碱受体及Ⅲ型IP3受体形成一个稳定的三分子复合物。此外，SA1R通过促进神经酰胺半乳糖基转移酶降解而负性调控半乳糖神经酰胺合成。重要的是，SA1R过表达能上调肌醇依赖性激酶1α（inositol-requiring enzyme 1α，IRE1α）磷酸化，启动剪接型X-盒结合蛋白 1（X-box binding protein 1，XBP1）表达及其细胞核定位[53]。这些改变与细胞应对内质网应激和细胞保护至关重要。此外，当SA1R敲除时IRE1α磷酸化水平升高，XBP1表达和转移均被抑制。然而用脂多糖（lipopolysaccharide，LPS）处理SA1R敲除小鼠能上调IRE1α功能，提示SA1R调节IRE1α磷酸化依赖于是否有炎症存在[54]。SA1R也能结合到细胞吞噬和运动结构域1和2上，抑制GTP酶活化蛋白功能[55]。

2.2.6 与细胞核蛋白的相互作用

研究发现，SA1R激活后能从内质网膜迁移到细胞核内或核膜上。定位于核膜上的SA1R能与多种核蛋白发生相互作用。SA1R先与核膜蛋白emerin结合形成初级复合物，在此基础上再与核纤层蛋白A/C、自主整合屏障因子和组蛋白去乙酰化酶形成复合物；此复合物再与特殊基因阻遏蛋白3发生相互作用[56]。这些复合物的形成可能对细胞核基因复制和转录发挥调控作用。有研究发现，SA1R拮抗剂能阻止5α-双氢睾酮调控的雄激素受体核转位及其被溶酶体降解，提示SA1R对雄激素受体信号具有干扰作用。此外，由于在脊髓侧索硬化症和额颞叶痴呆患者脑内发现有过量（G4C2）-RNA重复序列存在，因此认为SA1R能稳定核孔蛋白，促进其与RNA发生相互作用。

2.2.7 对神经营养因子的调控作用

SA1R可能通过蛋白-蛋白相互作用调控包括脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor，BDNF）在内的多种神经营养因子的合成与分泌。用SA1R激动剂慢性处理能显著提高小鼠海马BDNF的表达[57]。另有研究报道，SA1R激活对大鼠B104成神经细胞瘤细胞的BDNFmRNA水平无显著上调作用，但却能促进翻译后修饰，增加分泌到细胞外基质中的BDNF蛋白含量，其原因可能与定位于内质网、对成熟蛋白分子从内质网快速释放具有重要调控作用的SA1R的微小结构域发生修饰或重塑有关[58]。此外，有报道用SA1R拮抗剂E-5842慢性处理实验大鼠并不能影响海马和前额叶皮质BDNFmRNA表达水平，而急性处理则表现为抑制BDNFmRNA表达[59]。产生此矛盾研究结果的原因尚不清楚。

2.3 SA1R对细胞功能的影响

2.3.1 对神经传递的影响

激活SA1R能上调谷氨酸和乙酰胆碱突触神经传递。研究发现，低剂量SA1R激动剂能增强N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）介导的海马CA3区锥体神经元激活和单胺类神经递质的释放[60]。SA1R增强NMDA对海马锥体神经元激活的机制可能与其抑制低电导钙激活钾通道活化、上调NMDA受体介导的钙电流、增加兴奋性突触后电流及上调海马CA3区锥体神经元的反应性相关[61]。此外，SA1R易化海马脑CA3区兴奋性神经传导的另一个机制可能与SA1R激动剂上调NMDA受体2A和2B亚基及突触后致密蛋白95（postsynaptic density protein-95，PSD-95）等蛋白表达及增强NMDA受体功能相关。SA1R激动剂可增强NMDA受体2亚基与SA1R之间的相互作用，抑制NMDA受体2B亚基与PSD-95之间的偶联，并增加NMDA受体向细胞膜的转运[62]。另有研究发现，阻断SA1R影响大鼠皮质神经末梢（突触体）γ-氨基丁酸（γ-aminobutyric acid，GABA）和谷氨酸的再摄取，SA1R拮抗剂减少谷氨酸再摄取，但对GABA再摄取呈现剂量依赖性的倒U形曲线——低剂量SA1R拮抗剂NE-100促进GABA再摄取，但随剂量增加再摄取率不但不会增加还会降低[63]。进一步研究发现，阻断SA1R减少KCl和羰基氰化物4-（三氟甲氧基）苯腙诱发转运体介导的谷氨酸释放，减少KCl诱发的GABA和谷氨酸的胞吐[63]。

SA1R对乙酰胆碱神经传递的调节作用分为直接作用和间接作用。直接作用是指SA1R的激活能直接提高突触间隙内乙酰胆碱浓度，间接作用是指SA1R通过影响NMDA受体的功能而进一步影响乙酰胆碱神经传递[64]。此直接作用具有脑区特异性，激活分布于海马和前额叶皮质的SA1R，能升高细胞外乙酰胆碱的浓度，但却降低纹状体内细胞外乙酰胆碱浓度。SA1R通过影响IP3受体和电压门控型钾通道及钙通道功能而实现对乙酰胆碱释放的直接调节作用。

2.3.2 对神经突起生长的影响

SA1R对轴突生长具有调控作用。5-羟色胺重摄取抑制剂和SA1R反向激动剂舍曲林（sertraline）抑制神经生长因子诱导的PC12细胞突起生长，此作用可被SA1R激动剂或拮抗剂所取消，提示SA1R反向激动剂可能具有抗抑郁作用[65]。另一方面，5-羟色胺重摄取抑制剂和SA1R激动剂氟伏沙明能够加强神经生长因子诱导的神经突起生长，此加强作用可被地塞米松取消。地塞米松的作用可能与改变SA1R功能和恢复已破坏的丝/苏氨酸蛋白激酶Akt磷酸化功能平衡相关[66]。与上述发现类似，SA1R激动剂二苯胺盐（dipentylammonium）也能促进神经突起的生长，抑制谷氨酸兴奋性毒性、海马HT22细胞NF-κB激活及多巴胺引起的过表达淀粉样前体蛋白瑞典突变株的N2a细胞死亡，此作用可能与SA1R增加ATP生成有关[67]。

2.3.3 神经保护作用

SA1R具有神经元保护作用。SA1R的神经元保护作用与其定位于内质网、稳定IP3受体、抑制内质网应激和调控钙信号等作用相关。在上述作用的基础上，最终通过维持内质网-线粒体钙信号正常、防止线粒体泄露和异常线粒体代谢过程而实现神经保护。此外，SA1R激动剂通过激活神经元中的SA1R而抑制谷氨酸、鱼藤酮毒素、寡霉素和NMDA等引起的神经毒性而发挥神经保护作用[68]。

SA1R激动剂N，N-二甲色胺（N，N-dimethyltryptamine）能够预防缺血损伤引起的细胞凋亡，提示该化合物对氧化应激所引起的细胞死亡具有抑制作用。在缺血后3～48 h给予SA1R激动剂去氢表雄酮（dehydroepiandrosterone，DHEA）具有显著的认知保护作用。然而，在缺血过程中或再灌注早期使用该药物则表现出神经毒性，推测在此时间窗内该化合物能通过上调NMDA受体功能和导致钙超载而诱导神经毒性。DHEA的神经保护机制可能依赖于SA1R抑制NMDA受体激活引起的一氧化氮合酶（nitric oxide synthase，NOS）活性异常升高、NO生成减少、磷脂酰肌醇3和抗细胞凋亡Bcl-2蛋白水平增加、谷氨酸转运体功能和细胞外信号调节 激 酶（extracellular signal regulated kinase，ERK）功能上调。另外，利用SA1R激动剂（+）-喷他佐辛的神经保护作用来治疗视网膜病变时给药时间的选择至关重要。对于视神经炎模型鼠——Pde6βrd10/J（rd10）小鼠，只有在出生后第14天给予（+）-喷他佐辛有效，而在第18，21和24天给药均无神经保护作用[69]。此SA1R介导的神经保护作用的神经生物学机制可能与其抑制能诱发氧化应激反应的miR-214-3p在视网膜表达相关。

在决定细胞存活相关信号转导通路中SA1R是一个重要节点。内质网应激发生时，SA1R能增加IRE1在抗线粒体抗体上的稳定性[70]。过表达SA1R能保护神经元免受内质网应激引起的细胞损伤；反之，下调SA1R表达可引起细胞凋亡。在肝细胞缺血和心肌细胞肥大2种情况下均可观察到SA1R激动剂的细胞保护作用。在肝细胞缺血实验中，SA1R的细胞保护作用与其抑制肝细胞内相关酶分子外溢、增强肝细胞代谢能力和上调ATP产量相关。在心肌细胞肥大实验中，SA1R的心肌细胞保护作用则可能与恢复线粒体钙动员和上调ATP合成量相关。

SA1R被激活后能上调抗凋亡基因Bcl-2的表达，因此SA1R在线粒体源性细胞凋亡中也扮演重要角色[71]。在大鼠原代培养的皮质神经元上发现，SA1R激动剂具有对抗β淀粉样蛋白片段25-35（β-Amyloid 25-35，Aβ25-35）神经毒性的作用，使死亡细胞数减少[72]。此外，SA1R拮抗剂能消除美金刚的神经元保护作用[73]。抗焦虑药afobazole通过激活SA1R，抑制缺血和酸中毒引起的钙超载而发挥神经元保护作用[74]；该抗焦虑药还能在离体急性缺血过程中或之后抑制小胶质细胞激活，降低其对ATP反应性[75]。提示激活SA1R能通过抑制小胶质细胞活化而发挥神经元保护作用。

2.3.4 对氧化应激的影响

在整体动物实验中研究发现，SA1R基因敲除小鼠氧化应激水平升高；在过表达SA1R的离体细胞实验中研究发现，SA1R激动剂降低而拮抗剂升高氧化应激水平。同时还发现，SA1R能激活抗氧化应激反应元件、上调NAD（P）H醌脱氢酶1和超氧化物歧化酶mRNA表达水平[76]。另有研究发现，激活视网膜Müller细胞的SA1R能通过提高核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid 2-related factor 2，Nrf2）信号通路功能而减少活性氧（reactive oxygen species，ROS）产生，缺失SA1R的视网膜Müller细胞ROS水平则上调[77]。此外，SA1R激动剂（+）-喷他佐辛能抑制LPS引起的ROS水平上调。具有乙酰胆碱酯酶抑制活性的SA1R功能调节剂能抑制SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞中ROS产生[78]。SA1R激活能破坏PSD-95和神经元型NOS复合物的形成，引起NO减少。在脊髓和脑神经元线粒体中的研究发现，SA1R激活能引起ROS含量升高。在正常生理条件下，SA1R激动剂通过影响线粒体内ROS产量而调节氧化应激反应。在诸如Aβ引起的应激反应等病理条件下，SA1R激活能恢复线粒体复合物Ⅰ和Ⅳ的生理功能，从而减少ROS产生[79]。

2.3.5 对神经炎症的影响

有研究发现，表达在小胶质细胞上的SA1R负性调控小胶质细胞的激活，抑制炎症反应[80]。在小胶质细胞离体实验中研究发现，LPS预处理能通过激活Toll样受体4/转化生长因子β激活激酶1/p38丝裂原活化蛋白激酶通路和激活组蛋白去乙酰化酶而显著下调SA1R在小胶质细胞中的表达，提示LPS诱发神经炎症反应可能与下调SA1R功能相关，而SA1R可能具有抗神经炎症反应的作用。另一项研究发现，SA1R激动剂（+）-喷他佐辛能抑制肿瘤坏死因子α（tumor necrosis factor-α，TNF-α）、白细胞介素10、单核细胞趋化因子1的表达和NO的释放，抑制LPS引起的ERK和c-Jun N端激酶信号通路激活。此外，用鼠源BV2小胶质细胞系的研究发现，SA1R激动剂SKF83959通过激活SA1R抑制LPS诱导的M1表型小胶质细胞激活，抑制促炎性细胞因子（TNF-α和白细胞介素1β）和诱导型NOS释放。另外，在小鼠运动神经元退行性病变模型中研究发现，SA1R激活可引起具有抑炎活性的M2表型小胶质细胞数量增加[81]。SA1R激活引起的抗炎、抗氧化作用与其促进Nrf2/HO-1信号通路功能和抑制NF-κB活性相关。在体外培养的LPS诱发星形胶质细胞炎症反应模型中研究发现，SA1R激动剂SA4503能下调诱导型NOS和TNF-α表达，上调谷胱甘肽表达。此外，SA1R激活通过抑制基质金属蛋白酶9过表达和星形胶质细胞过度反应对缺血性脑卒中小鼠产生有益的作用。SA1R激动剂右美托咪定（dexmedetomidine）能抑制组织缺氧/再供氧通过上调TNF-α、白细胞介素6和单核细胞趋化因子1表达而引起的神经炎症。值得一提的是，由afobazole激活的SA1R能通过调控小胶质细胞的激活而预防淀粉样蛋白的神经毒性。

2.3.6 对异常内质网应激的影响

有研究报道了SA1R能通过对抗异常内质网应激而发挥心脏保护作用。导致心脏病变的一系列病理性应激刺激能够引起以非折叠或错误折叠蛋白蓄积为特征的异常内质网应激反应。在多种细胞内，异常内质网应激刺激能上调具有应激蛋白转录诱导因子作用的C/EBP同源蛋白（C/EBP-homologous protein，CHOP）的表达。用 siRNA干扰技术敲减新生大鼠心室肌细胞SA1R表达能显著增加CHOP表达，CHOP通过在心肌细胞内诱发持续性内质网应激而引起心脏毒性反应。与此相反，CHO细胞中过表达SA1R能显著降低CHOP表达，减轻内质网应激导致的心肌细胞毒性。过表达SA1R能提高IRE1α磷酸化水平，进而上调XBP1表达和核定位、抑制CHOP表达，从而抑制内质网应激引起的心肌细胞毒性。因此，大多数学者认为SA1R在调节内质网应激反应、保护心肌细胞方面发挥重要作用[53]。

2.4 SA1R配体

尽管SA1R高水平表达于哺乳动物细胞中，但目前为止尚不清楚其内源性配体是什么。已有研究发现，二甲色胺和神经类固醇等内源性生物活性物质能激活SA1R，因此人们把这2个化合物认为是SA1R的候选内源性配体[82]。此外，SA1R能与多种不同化学结构的外源性化学物质（药物）结合，此类药物往往具有不同治疗学和药理学特征[83]。

在有关SA1R外源性配体研究领域最大的难题是如何建立一个理想的筛选体系，以便能准确、快速、高效的确定一个化合物是否能与SA1R发生特异相互作用、相互作用的强度和相互作用的性质（激动或拮抗）。要达成此目的，前提是找到能准确和特异反映SA1R生物学特征的指标。虽然人们在离体和整体水平做了大量研究工作，但结果仍不令人满意，主要表现在2个方面：一是所观察的生物学指标对SA1R特异性不够强，二是以SA1R下游分子变化为指标难以满足高通量筛选的要求[84]。鉴于以上情况，多年来学术界习惯上认为SA1R激动剂应具备在动物行为学研究中能引起典型的SA1R样作用或能引起与过表达SA1R出现的生物学效应类似的生物学效应，如促进SA1R细胞膜转运、能与多种蛋白发生相互作用、具有神经保护作用和促进癌细胞增殖等。与此相反，SA1R拮抗剂则应表现为本身无生物学活性，却能阻断SA1R激活或能引起类似SA1R敲除效应[85]。

另外，由于SA1R能调控钙信号，有人提出通过检测钙信号强弱变化来确定SA1R配体及其性质[86]。然而，这些方法缺乏足够的定量精度和动态范围来获取准确的剂量依赖曲线。定量细胞检测技术假设SA1R激动剂促进神经元突起生长的作用也依赖于特定的下游信号，但仅有少数SA1R激动剂具有此作用[87]。与此类似，虽然在豚鼠纹状体研究发现激活SA1R可抑制纹状体脑区多巴胺释放，但激活或阻断其他受体也可得到类似的结果，提示此技术也缺乏特异性[88]。另一个被建议采用的实验技术是基于生物传感器的受体荧光共振能量转移技术（fluorescence resonance energy transfer，FRET）。研究发现，SA1R激动剂对FRET信号具有抑制作用，而拮抗剂则具有增强作用[89]。此现象的出现源于SA1R能影响寡聚化过程，SA1R拮抗剂促进寡聚化，而激动剂则抑制寡聚化[21]。然而，结构生物学研究发现激动剂和拮抗剂对SA1R结构确有影响，但影响不大[90]，所以尚不能断定SA1R激动剂仅能稳定单体，而拮抗剂仅能稳定寡聚体。因此，现有的研究结果尚不足以鉴别SA1R的内在活性。

最通用和有较高参考价值的方法是利用ELISA检测SA1R配体对SA1R/免疫球蛋白结合蛋白（binding immunoglobulin protein，BiP）复合物的影响，因为SA1R的激活一定会伴随BiP的解离。此外，当将一个化合物与一个确定的SA1R激动剂联合使用时，如果激动剂的作用被增强，那么联合使用的化合物就可能是SA1R正性变构调节剂[91]。

值得一提的是，SA1R激动剂和拮抗剂均可影响SA1R多聚体的稳定性，减少或增加组成SA1R多聚体的SA1R数量。生物发光共振能量转移（bioluminescence resonance energy transfer，BRET）技术可被用来分析配体引起的SA1R同源多聚化及其与BiP相互作用。SA1R拮抗剂能上调SA1R的BRET信号，而激动剂则不能。此外，基于激动剂和拮抗剂对SA1R与BiP复合物作用性质的不同，BRET技术可被用来区分SA1R激动剂和拮抗剂。

总之，上述实验技术均不够理想，不能非常准确地区分SA1R配体的作用性质。就多靶标化合物而言，确定其对SA1R亲和力至关重要。因此，确定一个化合物是否对SA1R有亲和力本身就有重要药理学意义。如果要发现选择性SA1R配体并确定其对SA1R的作用性质，最好使用SA1R/BiP解离检测技术。此技术既简便又能提供明确的结果，常用于SA1R配体筛选。

3 SA1R与神经精神系统疾病的关系

3.1 抑郁症

研究发现，SA1R在情感障碍精神疾病，如抑郁症的病理生理机制中扮演重要角色，其配体可能成为具有临床前景的抗抑郁药物[92]。此外，已知许多目前临床使用的一线抗抑郁药（5-羟色胺重摄取抑制剂和5-羟色胺、去甲肾上腺素重摄取抑制剂）均对SA1R有亲和力，其药理学作用的发挥可能与影响SA1R功能相关。

3.1.1 SA1R敲除对抑郁样行为的影响

多个研究小组先后在小鼠悬尾和强迫游泳实验上观察了SA1R敲除对小鼠不动时间的影响，发现SA1R敲除小鼠表现出抑郁样行为，悬尾不动时间和强迫游泳不动时间较野生型显著延长[93]，提示下调SA1R功能可能会增加抑郁样行为发生的易感性，SA1R可能参与抑郁症的病理生理过程。进一步研究发现，在上述2个抑郁样实验模型中，SA1R敲除只引起雄性小鼠出现不动时间延长和海马齿状回神经元再生障碍，而雌性小鼠则不受影响；只有将SA1R敲除的雌性小鼠性腺切除后才能在上述2个实验模型上观察到不动时间延长和神经元再生障碍。此外，对SA1R敲除雄性小鼠给予17β-雌二醇，可在上述2个实验模型上观察到小鼠的抑郁样行为被显著逆转[94]。这些研究提示，雌激素能预防和逆转SA1R敲除引起的抑郁样行为和神经元再生障碍。SA1R敲除小鼠通过影响蛋白激酶C磷酸化引起糖皮质激素受体表达减少，从而导致由糖皮质激素受体调控的负反馈机制被破坏，下丘脑-垂体-肾上腺轴长期功能亢进而引起抑郁样行为。另有研究发现，SA1R敲除小鼠出现抑郁样行为与神经元型NOS功能下调和NO合成减少有关，使得BLA脑区谷氨酸和GABA释放减少，LTD不能形成，导致抑郁表型的出现[95]。SA1R敲除引起的抑郁样行为的出现与多种机制相关。

3.1.2 SA1R配体对抑郁样行为的影响

多个实验室在经典的啮齿类抑郁样动物模型上研究发现，多种不同化学结构的SA1R激动剂均具有显著的抗抑郁样作用[95]。早在1996年就有研究表明，胺盐类化合物多为SA1R配体，具有抗抑郁活性[96]。进一步研究发现，在胺盐类化合物中以二苯胺盐最有前景。该化合物不仅能与SA1R结合，还能与SA2R结合，在强迫游泳和悬尾实验中均显现出良好的抗抑郁活性。二苯胺盐的上述抗抑郁作用能被SA1R拮抗剂BD1047所逆转，提示SA1R激活具有抗抑郁作用[97]。最早人们认为SA1R激动剂抗抑郁作用的分子机制可能与其促进细胞外钙内流相关，因为研究发现SA1R激动剂伊格美新（igmesine）的抗抑郁样作用能被钙螯合剂所取消。后续的研究进一步发现，SA1R激动剂抗抑郁样作用不仅与促进细胞外钙内流相关，还与强化细胞内钙动员相关[98]。

不仅SA1R激动剂具有抗抑郁样作用，SA1R正性变构调节剂也有抗抑郁活性。一个典型的研究是SA1R正性变构调节剂SOMCL-668能显著降低小鼠悬尾和强迫游泳不动时间，且此作用能被SA1R拮抗剂BD1047所阻断[99]。此外，其他研究报道了类似的结果，如SA1R正性变构调节剂OZP002也具有抗抑郁样活性，并可增强SA1R激动剂伊格美新在亚有效剂量下的抗抑郁活性[100]。由于SA1R正性变构调节剂能引起与SA1R激动剂类似的抗抑郁作用，且此抗抑郁作用又能被SA1R拮抗剂或SA1R敲除所取消，因此人们认为OZP002等SA1R正性变构调节剂的抗抑郁活性可能是通过促进内源性SA1R配体激活SA1R发挥的。

在强迫游泳、悬尾、蔗糖偏好等抑郁模型上研究发现，实验动物在出现抑郁样行为同时常伴有心功能不全的表现。上述抑郁状态可被脑室或全身给予SA1R激动剂PRE084或SA4503所逆转[101]。进一步研究发现，上述观察到的抑郁样行为的改变似乎与上调糖皮质激素水平而引起海马SA1R表达下调相关[102]。此外，慢性给予地塞米松能在引起实验动物出现行为学、细胞生物学和分子生物学等方面产生抑郁样改变的同时，还观察到地塞米松预处理的小鼠出现SA1R和BDNF表达下调[103]。慢性给予SA1R激动剂氟伏沙明能很好地逆转上述地塞米松慢性处理引起的抑郁样改变及SA1R和BDNF表达下调。考虑到被激活的SA1R能通过进一步激活cAMP反应元件结合蛋白（cAMP responsive element binding protein，CREB）而上调BDNF表达[104]，因此认为SA1R激动剂氟伏沙明上调SA1R表达可能与其增加BDNF水平相关。

令人感兴趣的是，研究发现多种不同化学结构的抗抑郁药和具有抗抑郁作用的抗精神分裂症药物均能与SA1R发生相互作用并能激活SA1R[105]。进一步研究表明，上述药物的抗抑郁作用至少部分与其激活SA1R相关。在小鼠强迫游泳实验中发现，抗精神分裂症药物喹硫平（quetiapine）能显著缩短实验动物的不动时间，表现出抗抑郁作用；该作用能被SA1R激动剂强化、被SA1R拮抗剂抑制[106]。文拉法辛（venlafaxine）、安非他酮（bupropion）和氟伏沙明等药物发挥的抗抑郁作用均与其激活SA1R相关。DHEA和孕烯醇酮（pregnenolone）等神经类固醇表现出的抗抑郁作用也与激活SA1R相关。将阈下剂量（无效剂量）的SA1R激动剂分别与NMDA受体阻断剂、5-羟色胺1A受体激动剂和选择性5-羟色胺重摄取抑制剂等联合应用可表现出显著的抗抑郁作用[107]。

SA1R激动剂抗抑郁作用的分子机制很可能与多条信号通路相关。大量研究显示，激活SA1R能引起一系列分子、细胞和生物化学改变，这些改变常包括NMDA受体2A、CREB、神经生长因子和BDNF 表达上调[66，104，108-109]。SA1R 激动剂 PB190和拮抗剂PB212均能降低皮质酮（corticosterone）诱发的过氧化氢酶（与氧化应激反应相关）过度激活[110]。此结果令人不解的是为什么SA1R激动剂和拮抗剂具有如上所述的相同作用。进一步研究发现，SA1R激动剂PB190和SA1R拮抗剂PB212有一个共同作用，即对SA2R均具有较高亲和力且均可激动SA2R。因此，有人认为PB190和PB212共同具有的对皮质酮上调过氧化氢酶的抑制作用有可能是通过激活SA2R实现的。在离体培养的PC12细胞实验中研究发现氟伏沙明和DHEA通过激活SA1R能导致Akt-1磷酸化，这可能是其发挥抗抑郁作用的分子机制之一[111]。此外，氟伏沙明还可通过激活SA1R而促进应激小鼠谷氨酸能神经末梢释放谷氨酸，有人认为此作用可能与其改善抑郁状态下的认知功能障碍相关[112]。

与上述在悬尾和强迫游泳等行为绝望模型观察到的实验结果类似，在慢性不可预知温和应激大鼠抑郁样模型中发现SA1R激动剂也具有抗抑郁作用。慢性不可预知温和应激大鼠通常表现出绝望（不动时间延长）和快感缺失（蔗糖饮水量减少）；SA1R激动剂SA4503或氟伏沙明慢性处理显著降低模型动物的绝望和快感缺失行为[113]。另外，用SA1R正性变构调节剂SOMCL-668仅对动物进行1周的处理即可对慢性不可预知温和应激模型小鼠出现的抑郁样行为产生显著抑制作用，机制可能与其下调糖原合酶激酶3β（glycogen synthase kinase-3β，GSK-3β）活性、上调BDNF表达水平相关[99]。另有研究发现，氟伏沙明通过激活SA1R和上调BDNF信号通路功能而显著抑制链脲菌素所致糖尿病大鼠的抑郁样行为[114]；在慢性不可预知温和应激抑郁样模型上也得到了类似的实验结果，即长期激活SA1R能上调模型大鼠海马BDNF的表达[115]。此外，多种经典抗抑郁药通过与SA1R相互作用可促进PC12细胞神经突起的生长[116]。SA1R激动剂通过上调神经元型NOS/NO/CREB通路功能发挥缓解小鼠产后抑郁的作用[117]；在嗅球切除小鼠实验中研究发现，DHEA慢性激活SA1R能显著缩短悬尾和强迫游泳不动时间，其作用机制可能与SA1R激活Akt/GSK-3β/β连环蛋白信号通路从而促进海马神经元再生相关[102]。综上所述，SA1R抗抑郁作用至少与BDNF信号、GSK-3β通路、神经元型 NOS/NO/CREB、Akt/GSK-3β/β 连环蛋白和ERK信号通路等相关。

值得一提的是，抑郁症的发病和治疗不但与中枢神经系统中的神经元相关，还与多种胶质细胞，特别是星形胶质细胞相关。已有大量研究结果表明，星形胶质细胞功能紊乱参与抑郁症的病理生理学过程：抑制小鼠缰核星形胶质细胞激活引起抑郁样行为[118]，抗抑郁药可以恢复抑郁所致小鼠海马星形胶质细胞功能紊乱[119]。研究发现，激活星形胶质细胞SA1R能够上调ERK和GSK-3β磷酸化，从而激活星形胶质细胞，这可能是SA1R抗抑郁的另一条重要途径[120]。

总之，上调SA1R功能具有显著抗抑郁活性，敲除SA1R能增加雄性啮齿类动物的抑郁样行为敏感性，提示SA1R可能是抗抑郁治疗的新的潜在靶点，其抗抑郁的分子机制可能与上调神经营养因子表达等相关。目前，以抗抑郁为适应证的SA1R激动剂SA4503在进行Ⅲ期临床试验。

3.2 神经退行性疾病

自从SA1R被发现后，其功能变化与神经退行性疾病，如阿尔茨海默病（Alzheimer disease，AD）、亨廷顿病（Huntington disease，HD）和帕金森病（Parkinson disease，PD）等的关系一直是人们感兴趣的问题。SA1R被激动剂激活后具有保护神经、促进神经元存活和恢复突触可塑性的作用；反之，下调或去除SA1R功能则可增加神经退行性疾病的易感性且症状加重。

3.2.1 阿尔茨海默病

AD是一种与年龄密切相关，以Aβ淀粉样蛋白和磷酸化tau蛋白异常聚积，记忆功能持续进行性受损，读、写和学习能力逐渐丧失，晚期出现全面认知功障碍、行为和精神异常、运动协调性障碍及疲劳为特征的神经退行性疾病[121]。

3.2.1.1 非临床研究

用不同AD样记忆损伤动物模型，如Aβ25-35肽诱发的神经元退行性损伤模型、胆碱能神经功能损伤模型、老龄化模型、组织缺氧神经损伤模型、神经毒素神经损伤模型、药物引起的谷氨酸能和5-羟色胺能或钙通道功能受损模型等，采用多种记忆行为学检测技术如空间参考记忆、情绪记忆、操作性条件记忆和主动辨别记忆等研究发现，SA1R激动剂具有显著的抗遗忘作用。第1篇关于SA1R与AD关系的研究论文是由Maurice等[122]完成的。他们利用自发交替和被动回避实验研究发现，选择性SA1R激动剂（+）-喷他佐辛、PRE-084和SA4503对Aβ25-35引起的学习记忆障碍具有显著的抑制作用。此后，人们在此领域开展了大量研究工作，取得了与他们研究类似的结果。用Aβ25-35致AD样认知功能障碍小鼠模型研究发现，不同的SA1R激动剂〔PRE-084、多奈哌齐（donepezil）或（-）-MR22〕均能显著改善模型小鼠空间工作记忆和被动逃避任务的执行能力。上述SA1R激动剂抗AD记忆遗忘可能是通过上调胆碱能神经传递实现的，因为多奈哌齐同时是胆碱酯酶抑制剂、α7烟碱受体激动剂和SA1R激动剂，且具有增加海马和皮质等脑区乙酰胆碱释放的作用[123]。此外，孕烯醇酮产生的神经保护作用及其对Aβ25-35预处理引起的小鼠空间记忆障碍的改善作用不仅与其激活SA1R相关，还与其激活α7烟碱受体相关[124]。与上述发现类似，在Aβ25-35致认知功能障碍动物模型上，SA1R激动剂ANAVEX2-73在发挥记忆改善作用的同时，通过下调脂质过氧化物生成和tau蛋白过度磷酸化而表现出神经保护作用。然而如前所述，SA1R激动剂的上述对抗遗忘的作用不仅与其激活SA1R相关，还与上调胆碱M受体功能相关。在另1个氨基四氢呋喃衍生物ANAVEX1-41（SA1R激动剂）的研究中发现了相似的实验结果[125]。此外，具有与上述化合物类似药理学特征的化合物AF710B可通过改善老龄化McGill-R-Thy1-APP大鼠中枢不同脑区淀粉样沉积、消除小胶质细胞向海马CA1区淀粉样沉积神经元的募集和恢复突触囊泡蛋白水平而发挥改善空间识别记忆的作用[126]。利用主动逃避任务范式的研究发现，SA1R激动剂氟西汀（fluoxetine）亦可改善基底神经节损伤（AD样动物模型）引起的学习记忆障碍[127]。用另一个5-羟色胺重摄取抑制剂氟伏沙明（也是SA1R激动剂）处理J20淀粉样蛋白沉积小鼠能显著改善实验动物的主动辨别记忆能力，但不影响短期记忆和空间参考记忆[128]。此外，用胆碱（可激活SA1R、上调IP3触发的钙释放）慢性处理APP/PS1小鼠，能显著改善APP/PS1小鼠的空间参考记忆能力[129]，此作用可能与胆碱激活SA1R、抑制小胶质细胞过度活化相关[130]。另外，SA1R激活介导的抗遗忘作用可能也与其抑制γ分泌酶活性和减少Aβ合成相关[128]。有研究报道，在2个AD样动物模型上，SA1R正性变构调节剂OZP002通过抑制淀粉样蛋白沉积产生的神经性毒性及其对记忆的致损伤作用而表现出抗AD活性[100]。

综上所述，SA1R激动剂和SA1R正性变构调节剂通过激活或增强SA1R功能而发挥抗AD样作用，其机制与神经保护作用、抑制Aβ生成和tau蛋白过度磷酸化、降低异常蛋白沉积引起的神经毒性、上调中枢胆碱能系统功能及抑制胶质细胞介导的炎症反应等相关。

3.2.1.2 临床研究

大量临床研究发现，SA1R的基因多态性与AD发病的易感性相关[131]。SA1R基因多态性与载脂蛋白E表达水平相关且无种族差别，而载脂蛋白E与AD严重程度正相关[132]。AD患者尸检研究发现，其SA1R中枢表达水平较健康人显著降低。用[11C]-SA4503AD对AD患者开展全脑影像研究发现，与健康志愿者相比，发病早期的AD患者就可在前额叶、颞叶、枕叶、小脑和丘脑等多个脑区出现SA1R表达水平下调。多重SA1R激动剂和毒蕈碱受体调节剂ANAVEX2-73是目前唯一正处于临床Ⅱb/Ⅲ期试验阶段、用于早期AD治疗的SA1R激动剂[133-134]。

3.2.2 亨廷顿病

HD是一种单基因突变的遗传性神经退行性疾病，以运动障碍、认知功能障碍、精神行为异常以及在中枢神经系统内出现由亨廷顿基因突变引起的异常蛋白〔突变亨廷顿蛋白（Huntingtin，HTT）〕表达和聚积为特征。正常的HTT对多种细胞功能具有重要调节作用，包括细胞分裂、囊泡循环和转运、细胞自噬及细胞存活等。发生突变的HTT不再具有上述功能，反而能引起神经元凋亡、神经元退行性改变、自噬清除功能障碍和囊泡转运功能障碍等。还有研究发现，突变的HTT能与线粒体发生相互作用，下调NF-κB-P65表达水平和降低钙蛋白酶抑制蛋白激活，导致ROS水平显著升高，通过氧化应激反应引起神经元死亡和丢失，导致HD 发病[135-136]。

最早发现SA1R与HD病理生理学过程相关的证据来自一个离体实验。PC6.3细胞中过表达在第120位氨基酸残基附近带有多个谷氨酰胺重复序列的突变HTT的N端片段或过表达在第75位氨基酸残基附近带有多个谷氨酰胺重复序列的突变HTT均能显著降低SA1R的表达，并产生神经毒性。此结果提示突变的HTT产生的神经毒性可能与其下调SA1R表达相关[137]。用SA1R激动剂PRE-084预处理PC6.3细胞能增加细胞存活，抑制HTT的致神经元损伤作用。已有文献报道，HD患者脑内神经元细胞核内涵体中常有SA1R聚积，提示SA1R降解过程增强，可能是HD患者中枢神经系统SA1R表达减少的原因。进一步研究发现，在HD样细胞模型中下调SA1R表达能显著增加细胞核内涵体数量，导致以大团块样式存在的大量突变HTT聚积[138]。在SA1R基因敲除的HD样小鼠模型中研究发现，敲除SA1R能减缓突变HTT的降解，提示SA1R可能具有促进突变HTT清除的作用，可能与其激活内质网相关降解机制有关。最近还有研究发现，HD治疗药物pridopidine可直接与SA1R高亲和力结合，在nmol水平激活SA1R而发挥治疗效应。对HD患者进行正电子发射扫描脑影像研究发现，在临床常用剂量下，pridopidine可占领全部SA1R；另有实验发现，pridopidine的神经元保护作用具有SA1R依赖性，pridopidine通过激活SA1R恢复由氧化应激导致的YAC128转基因小鼠脑内神经元损伤。此外，在YAC128 HD转基因小鼠研究中发现，早期应用pridopidine对模型小鼠进行干预，对预防迟发性运动障碍有效[139]。综上，激活SA1R对HD具有很好的治疗效果。

3.2.3 帕金森病

PD是一种渐进性的以震颤、僵直、运动不能、平衡障碍和协同运动不能等运动功能异常及黑质多巴胺能神经元出现路易小体、α突触核蛋白、泛素和神经纤丝沉积为特征的神经退行性疾病。正电子发射扫描脑影像研究发现，与同龄健康志愿者相比，PD患者前侧壳核SA1R表达水平降低[140]。在纹状体微注射6-羟基多巴胺建立的PD样小鼠模型中研究发现，SA1R激动剂（PRE-084或pridopidine）慢性处理能缓慢改善模型动物出现的PD样行为[141]。与上述实验结果类似，SA1R激动剂PRE-084能抑制PD样实验动物出现的神经炎症，增加去神经支配的纹状体内多巴胺能神经末梢密度，上调黑质、纹状体脑区的BDNF和胶质细胞源性神经生长因子等神经营养因子表达，提高细胞外单胺类神经递质浓度。令人困惑的是，有研究发现SA1R拮抗剂NE-100或SA1R敲除均能通过抑制NMDA受体功能和多巴胺转运体表达，下调由神经毒素1-甲基-4-苯基-1，2，3，6-四氢吡啶引起的多巴胺能神经元死亡[142]。此外，SA1R拮抗剂NE-100易化瞬时受体Ⅰ型电位通道调控的钙内流，抑制神经毒素引起的神经退行性改变[143]。这些实验结果似乎提示激动或阻断SA1R均可能对PD产生有益的作用，但上述有关SA1R拮抗剂对抗PD的实验结果应使用临床表观效度（现象相似性）更好的动物模型（如转基因过表达α突触核蛋白小鼠PD样模型）加以验证。目前，SA1R激动剂/毒蕈碱受体调节剂ANAVEX2-73作为治疗PD的药物刚刚完成临床Ⅱ期试验，结果尚未公布[144]。

3.3 药物成瘾

已有大量研究结果显示，SA1R很可能与药物成瘾病理生理学过程密切相关。此相关性可能主要体现在2个方面：一是SA1R对中枢单胺类神经递质系统，特别是多巴胺和5-羟色胺系统具有重要调节作用，而上述递质系统，尤其是多巴胺系统与药物成瘾病理生理学过程密不可分；二是亚甲二氧甲基苯丙胺（methylenedioxymethamphetamine，MDMA）、可卡因和甲基苯丙胺等成瘾性药物对SA1R具有较高亲和力，能直接与之发生相互作用而影响其生物学功能，在成瘾性药物作用下SA1R发生功能改变后反过来又影响这些成瘾性药物的诸如与其成瘾潜能相关的精神兴奋性和与其严重不良反应相关的神经性毒性等功能[145]。

3.3.1 甲基苯丙胺

针对SA1R可能具备的抗甲基苯丙胺成瘾和抗甲基苯丙胺神经性毒性的潜在治疗靶标作用开展了大量研究工作。已获得的研究结果表明，常用剂量的甲基苯丙胺在机体内形成的内暴露浓度足以使其与SA1R发生有生物学意义的相互作用〔甲基苯丙胺对SA1R的Ki值为（2.16±0.25）μmol·L-1）〕。虽然甲基苯丙胺直接作用于SA1R的分子机制尚不完全清楚，但已有研究提示其可能对SA1R具有拮抗活性和（或）反向激动活性。激动剂激活SA1R能抑制甲基苯丙胺引起的高热、高活动性和神经毒性等。研究发现，SA1R激动剂PRE-084能抑制甲基苯丙胺引起的精神兴奋性、觅药行为和奖赏作用[146]；但也有研究发现，SA1R拮抗剂BD1047具有抑制MDMA或甲基苯丙胺引起的精神兴奋作用[145]。尽管几乎已获得的所有研究结果均提示，SA1R对甲基苯丙胺引起的细胞功能障碍均有抑制作用，但对SA1R是如何对抗甲基苯丙胺所致神经损伤的分子机制仍不清楚。总之，激动SA1R对甲基苯丙胺介导的生物学作用具有抑制效应；而甲基苯丙胺对SA1R具有阻断或反向激动活性，可能会在某种程度上对抗SA1R的激动效应。

3.3.2 可卡因

人们早就发现SA1R与可卡因引起的成瘾过程相关。首先，与甲基苯丙胺类似，可卡因发挥奖赏效应的血药浓度（2～7 μmol·L-1）足以使其与SA1R发生相互作用；但与甲基苯丙胺不同的是，可卡因不但不能阻断SA1R，反而激活SA1R。其次，与甲基苯丙胺成瘾和神经毒性作用不同，选择性SA1R拮抗剂而不是激动剂，能分别在细胞和整体行为水平上抑制可卡因引起的神经毒性，包括震颤和死亡。有关作用机制的研究发现，可卡因的成瘾性及神经毒性与其激活SA1R、上调IP3诱导的钙信号相关，因此SA1R拮抗剂能抑制可卡因成瘾和神经毒性。此外，可卡因还能通过影响SA1R依赖性的组蛋白去乙酰化酶招募而在转录水平抑制单胺氧化酶B的表达[56]。在SA1R敲除小鼠实验中进一步表明可卡因的致成瘾潜能表现出SA1R依赖性，其机制可能与在没有SA1R存在情况下可卡因丧失了对单胺氧化酶B表达的抑制作用相关。更多的研究进一步发现SA1R拮抗剂BD1063，BD1047和NE-100能抑制可卡因的致成瘾潜能（高活动性）和神经毒性。然而，SA1R拮抗剂BD1047对可卡因自身给药无阻断作用，但却能抑制戒断后自身给药行为重建（复吸）。

3.3.3 乙醇

大量研究提示，SA1R对乙醇奖赏效应和强化效应具有重要调控作用。SA1R拮抗剂BD1063和NE-100通过阻断SA1R能减少大鼠乙醇摄入量，降低乙醇的精神兴奋作用（乙醇诱导的高活动性），此作用能被SA1R激动剂所逆转。然而，SA1R基因敲除能增加乙醇主动摄入量和增强小鼠对味道厌恶反应，而对自发活动无影响[147]。令人困惑的是，不同研究小组获得的关于SA1R对乙醇消耗量与乙醇诱导的高活动性相互矛盾，究其原因可能与其所用的动物模型和实验方案不同有关。此外，SA1R对乙醇的慢性作用和戒断反应具有调控作用。有研究发现，选择性SA1R激动剂通过激活SA1R可抑制乙醇成瘾小鼠出现的对乙醇高反应性和认知功能损害[148]。尽管SA1R对乙醇消耗及其奖赏作用的影响存在矛盾，但所有研究结果提示SA1R与乙醇消耗（急性和慢性）引起的神经性毒性作用相关。SA1R选择性配体是否对乙醇成瘾具有治疗价值还需进一步研究。

4 展望

SA1R是一类既不同于经典的受体、也不同于经典的分子伴侣蛋白的特殊生物活性分子，通过受体和分子伴侣双重机制，对诸如线粒体能量代谢、蛋白质和脂质代谢、细胞内物质转运和细胞兴奋性等细胞生理功能以及诸如氧化应激、氮化应激、内质网应激、神经炎症、细胞自噬和细胞凋亡等病理生理过程发挥重要调控作用。在临床治疗学方面对诸如神经精神系统疾病、肿瘤和心血管系统疾病等多种疾病具有重要的潜在靶标价值。此外，从潜在治疗靶点角度考虑，SA1R具有如下重要特点：①SA1R的氨基酸残基构成与哺乳动物中的其他蛋白几乎无同源性，提示其功能可能具有特殊性和不可替代性的潜质；②SA1R分布广泛，能与多种蛋白发生相互作用，提示该靶标可能具有广泛的潜在应用价值；③SA1R配体的化学结构变异大，提示具有不同化学结构的化合物都有可能成为SA1R配体，为研发多靶点药物提供了宽松的研究空间；④SA1R能从内质网转移到不同的细胞器上，可能成为细胞内细胞器间功能平衡的调节器；⑤SA1R对机体组织细胞病理生理过程的调节能力远大于对生理功能的调节能力，提示靶向SA1R的药物可能具有较少的不良反应。

如上所述，尽管很多药物能够与SA1R相互作用并发挥激动作用，但至今尚无用于临床的选择性SA1R激动剂。目前已有报道的SA1R配体不仅结合SA1R，也作用于其他受体或通道，有时甚至具有完全不同的化学结构。至今已有至少49种序列和结构完全不同的蛋白被报道能够作用于SA1R，其调控的下游信号通路非常复杂，涉及脑内谷氨酸、GABA、5-羟色胺、去甲肾上腺素和多巴胺等系统[149]。因此，设计和研发高选择性的SA1R配体具有很大挑战性。事实上，考虑到神经精神疾病的复杂性，能够作用于SA1R的多靶点药物可能较SA1R选择性配体具有更大优势。

综上，尽管现阶段神经精神系统疾病的发病机制研究严重滞后，缺乏令人满意的临床治疗药物，但有理由相信，通过不断的努力，可能会在以SA1R为靶标的药物（激动剂和拮抗剂）研发领域获得突破。