颜宁团队的研究新进展！

提及“大麻”二字，不少人最先想到的莫过于“成瘾植物”“传统毒品”。但事实上，大麻是一种古老的农作物，最初被用来制作绳子和衣服，甚至可算作“五谷”之一。《周礼·天官·疾医》中提到，“以五味、五谷、五药养其病” ，其中的“五谷”便包括了麻、黍、稷、麦、豆。

至于其精神活性作用，古希腊历史学家希罗多德在公元前5世纪撰写的《历史》中有一段描写“欧亚大草原上的塞西亚人燃烧大麻籽”的文字，通常认为是人类吸食大麻的最早书面证据。而中国现存最早的中药著作《神农本草经》之中，也有“麻贲多食，人见鬼，狂走，久服通神明”的记载。

《神农本草经》

不可置否，大麻是个令人“又爱又恨”的存在——除了成瘾外，大麻还具有重要的药用价值。

大麻具有成瘾性和危害性的主要原因在大麻素 （Cannabinoid） ，而其组成成分有二：具有精神活性的四氢大麻酚 （THC） 和非精神活性物质的大麻二酚 （CBD） 。而后者CBD，便是大麻药用价值的重要来源。

随着医学界的不断深入调查，越来越多的研究发现了CBD的疗效，包括治疗压力、焦虑、失眠、慢性疼痛、炎症等疾病。同时大量临床试验显示，CBD是治疗某些形式的癫痫和疼痛的有效药物；早在2018年，FDA便已批准CBD用于治疗两种严重而罕见的癫痫。

已有大量研究证实，CBD与各种蛋白质之间的相互作用，尤其是膜蛋白。但究竟哪个靶点以及通路才是CBD治疗癫痫或疼痛的最重要目标呢？

依照先前的研究得知，CBD的作用之一是抑制电压门控钠（Nav）通道。与许多抑制Nav通道的药物类似，CBD与Nav通道的相互作用是状态依赖性的——与通道的关闭失活状态相比，CBD与Nav通道的关闭静息状态相结合的亲和力更高。

人源Nav1.7-CBD复合物的冷冻电镜结构（图源自Nature Communications ）

然而，在生理膜电位下，Nav通道处于静息和失活之间的高度电压依赖平衡状态。因此，即使药物与关闭状态的通道相结合，在耦合平衡机制的作用下，CBD与失活通道的紧密结合也会导致激活的静息状态通道减少。

为了得到更为具体的机制，来自普林斯顿大学/清华大学的颜宁及哈佛医学院Bruce P. Bean共同通讯在Nature Communications在线发表题为Cannabidiol inhibits Nav channels through two distinct binding sites的研究论文，揭示了 CBD在亚微摩尔浓度下以状态依赖的方式与Nav1.7通道相互作用。

电生理实验表明，相比于静息状态，CBD与失活状态的结合更紧密；具体来说，CBD能与失活状态的Nav1.7通道结合，解离常数约为50nM。

进一步，研究者获得了CBD与人类Nav1.7通道结合的冷冻电镜结构，发现了两个不同的结合位点。

一个结合位点靠近重复序列III和IV之间的短连接体上Ile/Phe/Met  (IFM)  模体的失活“楔形”位置，该位点被称为CDB-1的I-位点，能介导稳定的快速失活状态。通过增加与IFM模体的结合，导致静止和失活通道之间的电压依赖平衡转移，以及膜被重新极化时从失活状态恢复回来的速度减慢。

而另一个结合位点，CDB-2的F-位点，则位于上孔附近的IV-I孔隙 （fenestration） 里；而CBD以保守的姿态与之结合。

CBD绑定到I-站点时Nav1.7的构象变化

研究者总结道，这项研究结果出乎意料！CBD与Nav1.7通道上两个不同位点结合，但这两个位点不同于与以往在哺乳动物Nav1通道的结构数据中确定的其他小分子状态依赖性Nav抑制剂的结合位点。

颜宁团队开展的此项研究，具有重要的现实意义——在精确地找准了CBD与Nav1.7通道的结合位点之后，可基于该结构研发针对Nav通道的特异性药物，有助于规避CBD在治疗癫痫过程中的部分副作用，从而造福更多的患者。

参考资料：  

[1]Huang J, Fan X, Jin X, Jo S, Zhang HB, Fujita A, Bean BP, Yan N. Cannabidiol inhibits Nav channels through two distinct binding sites. Nat Commun. 2023 Jun 17;14(1):3613. doi: 10.1038/s41467-023-39307-6. PMID: 37330538; PMCID: PMC10276812.

撰文 | Swagpp

编辑 | Swagpp

来源 | 梅斯医学