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药物成瘾,也称为物质依赖,是一种慢性的、复发性的脑疾病。虽然可以通过脱毒治疗使成瘾患者暂时摆脱毒品的危害,但是脱毒治疗后患者仍然面临着很高的复吸风险。目前尚没有能够有效预防或者治疗成瘾复吸的方法和药物。 大量研究工作表明成瘾可能是一种学习和记忆的疾病,提示参与脑内学习和记忆机制的生物学分子可能在复吸过程中发挥着重要作用。Ca2+/钙调素依赖的蛋白激酶Ⅱ(Ca2+/calmodulin-dependent protein kinaseⅡ,CaMKⅡ)是学习和记忆加工过程中具有重要作用的分子。CaMKⅡ被Ca2+/钙调素激活后其分子的Thr286/287位可以发生自磷酸化。自磷酸化后的CaMKⅡ具有了Ca2+/钙调素非依赖的活性,延长了CaMKⅡ的作用时间,这为它在学习和记忆过程中发挥重要作用提供了分子基础。已经有研究表明CaMKⅡ在精神兴奋类药物的成瘾和复吸中起着重要的作用,但关于它在阿片类复吸中的作用和机制并不清楚。 本论文的目的在于探索CaMKⅡ在阿片类复吸中的作用和机制,并在此基础上寻求能够预防阿片类复吸的新型药物。论文中使用大鼠吗啡自身给药模型和觅药行为的点燃模型(复吸模型),同时结合药理学(颅内给药和静脉给药)、生物化学(蛋白免疫印迹)和电生理学(全细胞脑片膜片钳)等实验手段,系统研究了CaMKⅡ在吗啡诱导的大鼠觅药行为点燃中的作用,并对其参与的机制进行了初步探讨。 (1)研究中首先成功的建立了大鼠吗啡自身给药的模型和吗啡诱导的大鼠觅药行为点燃的模型。在此基础上,研究发现,吗啡诱导觅药行为点燃后,大鼠伏核壳区αCaMKⅡ Thr286位的磷酸化水平显著性升高,但是在伏核核区没有观察到这种变化;此外,觅药行为点燃后,在伏核壳区和核区,总的αCaMKⅡ和βCaMKⅡ水平,以及βCaMKⅡ Thr287位的磷酸化水平均没有显著性的变化。αCaMKⅡ Thr286位磷酸化水平的升高反映了αCaMKⅡ的活性升高,这提示伏核壳区αCaMKⅡ的活性在吗啡诱导的觅药行为的点燃中发挥着重要作用。 (2)为了进一步确定CaMKⅡ的活性在觅药行为点燃中的作用,研究使用了行为药理学的实验方法,结果发现,点燃测试前给大鼠伏核壳区内注射特异性的CaMKⅡ肽类抑制剂myr-AIP能够明显阻断吗啡诱导的大鼠觅药行为的点燃,同时对大鼠在自身给药箱内的活动水平没有显著影响。这个结果表明伏核壳区CaMKII的活性对于吗啡诱导的觅药行为的点燃是必需的。 (3)为了研发能够静脉注射的新型药物,将myr-AIP进行修饰后得到一种可以透过血脑屏障的小肽MA。点燃测试前颈静脉注射MA可以明显阻断吗啡诱导的大鼠觅药行为的点燃,且不影响大鼠的活动性。 (4)为了检测预处理MA对大鼠伏核壳区CaMKⅡ活性的抑制作用,研究中应用了蛋白免疫印迹技术,结果发现,大鼠经预处理MA后,其伏核壳区CaMKⅡ Thr286/287位的磷酸化水平显著低于注射生理盐水的对照组大鼠,提示点燃测试前静脉注射MA抑制了点燃测试过程中大鼠伏核壳区CaMKⅡ的活性,减少了CaMKⅡ Thr286/287自磷酸化的水平,从而阻断了吗啡诱导的觅药行为的点燃。 (5)长时程抑制是研究学习记忆的一种经典模型。本研究发现,点燃测试前预处理MA阻断了大鼠觅药行为的点燃,而在点燃测试结束后,这些大鼠的伏核壳区神经元上不能被诱导出LTD;相反的,在点燃测试前静脉注射生理盐水的对照组大鼠的觅药行为被成功点燃,其伏核壳区能够表达明显的LTD。这些结果表明预处理MA影响了大鼠伏核壳区的突触可塑性,这种突触可塑性的变化可能与MA对觅药行为的抑制作用有关。 (6)由于自然奖赏与成瘾药物共享脑内的奖赏相关通路,为了检测MA是否影响自然奖赏的寻求行为,研究中引入了大鼠自身给糖水模型(一种自然奖赏寻求的动物模型)。结果表明,预处理MA对糖水觅求行为的点燃没有显著性影响,提示MA特异性的抑制觅药行为的点燃。 本论文发现:(1)伏核壳区CaMKⅡ的活性升高在药物诱导的阿片类复吸中起着关键的作用,抑制伏核壳区CaMKⅡ的活性能够阻断药物诱导的阿片类复吸;(2)点燃测试前预处理MA影响了大鼠伏核壳区的突触可塑性;(3)MA通过静脉注射进入中枢神经系统发挥作用,抑制了吗啡诱导的觅药行为的点燃,并且不影响活动性和自然奖赏的寻求行为。因此,MA可能成为临床上预防阿片类复吸的新型药物。