GAT1基因剔除对痛觉形成及GABA能神经系统的影响

• 作 者: 徐引芳
• 机 构: 中国科学院上海生命科学研究院
• 出 处: 中国科学院上海生命科学研究院生物化学与细胞生物学研究所 中国科学院上海生命科学研究院
• 发表日期: 2007年期
• 关键词: 神经传导 神经递质 痛觉神经 基因剔除

γ-氨基丁酸GABA)是中枢神经系统中最主要的抑制性神经递质。在成年哺乳动物脑中，30％以上的神经元都是以GABA为神经递质的。由此可见，GABA能神经系统的正常运作对于整个神经系统的稳定具有非常重要的意义。作为GABA能神经系统的重要组分之一，广泛分布于突触前膜以及周围神经胶质细胞的GABA转运蛋白(GATs)主要负责GABA的重摄取。在目前已发现的四种GAT中，GABA转运蛋白亚型1(GAT1)担负了大约75％以上的GABA重摄取任务。因此，GAT1基因功能的缺失势必改变突触间隙中GABA的平衡浓度、影响GABA能神经系统的稳定、最终表现为机体基本生命活动的异常。
第一部分采用四种经典的痛反应模型(甩尾、热板、醋酸扭体以及福尔马林炎症实验)比较了野生型、杂合型和纯合型GAT1基因剔除小鼠对各种伤害性刺激的敏感性，同时考查了经GAT1专一性抑制剂的镇痛效应。结果表明无论是遗传学方法还是专一性抑制剂造成的GAT1基因功能缺失都会导致小鼠痛觉减退。可见，GAT1在痛觉形成过程中参与了痛阈的调节。此外，GAT1基因剔除引起的福尔马林炎症痛第二时相中镇痛效应的缺失说明GAT1基因功能的永久缺失可能会引起GABA能系统的神经适应性变化以维持神经系统的稳定。我们之前进行的酒精相关的行为学研究结果则表明这种变化可能包括GABAA受体介导的GABA能抑制水平的变化。
第二部分选择了一些以GABAA受体为靶点的镇静催眠类药物、采用经典的翻正反射消失实验(LORRassay)考查了三种带有不同程度的GAT1基因功能缺失的小鼠(经GAT1专一性抑制剂tiagabine预处理的GAT1基因功能暂时缺失小鼠：GAT1基因功能部分缺失的杂合子小鼠；以及GAT1基因功能永久缺失的基因剔除纯合子小鼠)对这些药物的敏感性，以此进一步验证我们的推测。结果显示，急性或部分缺失GAT1基因功能都会导致小鼠对测试药物的敏感性显著升高；而GAT1基因功能的永久缺失却导致小鼠对GABA能镇静催眠药物的敏感性下降。表明在GAT1基因剔除小鼠中，GABA能的phasic抑制已经被下调以平衡急剧增强的tonic抑制、实现GABA能神经系统的稳态平衡。在小鼠运动皮层上获得的电生理结果则表明上述变化可能是由突触前GABA释放的减少引起的。
结果表明，尽管GAT1专一性抑制剂具有良好的镇痛效果，但对于慢性疼痛而言，GAT1抑制剂可能并不是一种理想的镇痛药物。同样，GAT1抑制剂可以显著增强多种镇静催眠药物的药效，但是无法改善安定类药物的耐受问题。