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药物成瘾是一种慢性复发性脑病,主要有强迫用药,失去对药物使用的控制以及停药后的戒断症状。成瘾药物最初通过激活奖赏环路发挥作用,长期服用则导致对药物渴求的控制能力下降,以及对压力和负性情绪敏感。从中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)投射到伏隔核(nucleus accumbens,NAc)和前额叶皮质区(prefrontal cortex,PFC)的多巴胺能系统在药物成瘾中起到重要作用。甲基苯丙胺(methamphetamine,METH)是一种强烈的精神兴奋性药物,作用于中枢神经系统,吸食后具有强烈兴奋,活动过度,情感冲动,行为失控,攻击或暴力行为等。METH成瘾的作用机制复杂,与VTA、NAc、海马(hippocampus,Hip)、纹状体区(striatum)和PFC等脑区内的神经递质,突触可塑性及神经环路有关。PFC分为前扣带皮质(anterior cingulate cortex,ACC)、外侧眶额皮质(lateral orbifrontal cortex)、背外侧皮额质(dorsolateral prefrontal cortex,dlPFC)、下方额叶皮质(inferior frontal cortex),啮齿类PFC分为内侧(medial),外侧(lateral)和腹侧(ventral)。PFC区75-80%的神经元为谷氨酸能投出神经元,这些神经纤维主要投射至VTA,NAc及Hip。同时,PFC接受来自下丘脑,杏仁核,海马和对侧mPFC的投射。PFC与较高级的脑功能有关,调节精神活动,被认为具有多种社会功能、情感功能和认知功能。PFC与精神兴奋性药物的作用也密切相关,成瘾人员中PFC受损,mPFC-NAc的神经环路与奖赏效应有关。小鼠PFC至Hip有直接投射,这些投射源自mPFC的AC区,终止于背侧Hip的CA1区和CA3区。背侧Hip与条件性位置偏爱(conditioned place preference,CPP)的形成,表达和消退有关。硫氧还蛋白-1(Thioredoxin-1,Trx-1)作为机体内一种重要的抗氧化蛋白,是维持机体氧化还原平衡的重要调节蛋白,普遍存在于原核生物和真核生物中,分子量为12 KD,活性位点序列为:-Cys-Gly-Pro-Cys-,Trx-1通过活性位点的两个Cys之间的二硫键和巯基的相互转变实现其氧化还原调节功能,Trx-1可以调节转录因子(NF-κB、AP-1和p53)的活性。本论文的研究目的是探索mPFC区Trx-1过表达在METH成瘾中的作用及分子机制。通过构建mPFC区Trx-1过表达和转基因小鼠,以及METH诱导的小鼠CPP表达模型,研究Trx-1在METH诱导的CPP表达中的作用及分子机制。检测了Trx-1对谷氨酸受体及长时程增强(long-term potential,LTP)/长时程抑制(long-term depression,LTD)表达的影响。本论文的主要研究结果如下:(1)mPFC区Trx-1过表达阻止METH诱导的CPP形成。行为学检测结果显示,与野生型小鼠相比,mPFC区Trx-1过表达显著抑制了METH诱导的CPP表达。组织学检测结果分析显示,腺相关病毒(Adeno-Associated Viral Vector,AAV)在mPFC区表达,并且在Hip的CA3区观察到纤维投射。Western blot结果显示,在野生型小鼠mPFC和Hip区,METH降低了Trx-1的表达;在Trx-1过表达小鼠中,Trx-1过表达恢复了METH诱导的Trx-1表达的减少。METH诱导了N-甲基-D-天冬氨酸受体(N-methyl-D-aspartate receptor,NMDAR)的2B亚型(GluN2B)的表达;在Trx-1过表达小鼠中,Trx-1过表达显著抑制了METH诱导的GluN2B表达的增加。METH诱导了α-氨基-3-羟基-5-甲基-4-异恶唑丙酸受体(α-amino-3-hydroxy-5-methyl-4-isoxazolepropionic acid receptor,AMPAR)亚基GluR1的表达;在Trx-1过表达小鼠中,Trx-1过表达增加了METH诱导的GluR1表达的增加。(2)Trx-1转基因过表达小鼠模型中Western blot结果显示,在野生型小鼠mPFC区中,METH诱导野生型小鼠mPFC和Hip区GluN2B的表达;在Trx-1过表达小鼠中,Trx-1过表达显著抑制了METH诱导的GluN2B表达的增加。METH诱导了野生型小鼠mPFC和Hip区GluR1的表达;在Trx-1过表达小鼠中,Trx-1过表达增加了METH诱导的GluR1表达的增加。电生理结果分析显示,给METH后,野生型小鼠Hip的CA1区诱导的LTP增强,在Trx-1转基因过表达小鼠中,Trx-1过表达抑制了METH诱导的LTP。给METH后,野生型小鼠Hip的CA1区LTD增强;在Trx-1转基因过表达小鼠中,Trx-1过表达增强了LTD,但是METH诱导的LTD不再增强。总结:无论是mPFC区还是转基因小鼠Trx-1过表达阻止METH诱导的CPP,Trx-1都是通过调节mPFC和Hip区的GluN2B和GluR1表达来实现的。Trx-1可能是治疗METH成瘾的靶点。