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药物成瘾表现为对毒品的强烈渴求和强迫性用药,以及撤药后难以忍受的戒断症状。成瘾性药物戒断所产生的负性情绪记忆是导致强迫性用药的主要原因,会引起相关脑区发生诸如突触传递和神经结构可塑性等适应性变化。
我们实验室采用巴普洛夫条件位置厌恶模型(Conditioned Place Aversion,CPA),主要研究吗啡戒断负性情绪记忆中突触可塑性的分子机制。前期研究结果表明,杏仁核和海马脑区的突触骨架actin的结构可塑性变化参与了吗啡戒断负性记忆的形成。然而,突触骨架actin重塑调节这一负性记忆形成的机制还不清楚。
本文对CPA模型中大鼠杏仁核脑区突触结构可塑性进行了进一步研究,通过蛋白免疫印记杂交、免疫组织荧光、核团定位注射、慢病毒RNA干扰、BS3交联等技术手段,主要探讨了吗啡戒断引起的负性情绪记忆形成中,突触骨架actin重塑对Arc转运到突触后膜的作用,以及Arc蛋白通过调控AMPA受体的内吞,促进吗啡戒断后负性情绪记忆的形成与巩固的分子机制。
具体的研究结果如下:
1.Actin重排的发生依赖于NMDA受体及RhoA-ROCK信号通路的激活。
CPA模型的形成过程涉及到细胞骨架actin重排事件的发生,即F-actin含量增加。杏仁核核团注射NMDA受体拮抗剂D-AP5或RhoA-ROCK抑制剂Y27632均能抑制F-actin的增加,行为学结果也显示模型配对前核团给予Y27632能干扰CPA模型的形成。
2.细胞骨架actin重排是即刻早期基因Arc转运到突触活性部位所必须的。
条件化和非条件化CPA模型中均能引起Arc总蛋白水平的增加,而仅在条件化CPA模型中发生了Arc蛋白的突触转运表达和actin重排事件。使用NMDA受体阻断剂D-AP5能同时干扰Arc在总蛋白和突触水平的表达;使用Y27632、latrunculin A等干扰actin骨架的重排能阻止Arc向突触活性部位的转运表达,而不会影响总蛋白水平Arc蛋白的合成。
3.Arc蛋白通过调控AMPA受体的内吞来影响吗啡戒断负性记忆的形成。
CPA模型形成过程中存在AMPA受体的内吞现象。运用慢病毒RNA干扰技术抑制Arc蛋白表达能阻断AMPA受体这一内吞过程的发生,并能干扰CPA模型的形成。
4.GluR2亚基依赖的AMPA受体内吞参与了吗啡戒断负性记忆的形成。
杏仁核核团注射AMPA受体阻断剂CNQX能干扰CPA模型的形成,作用于AMPA受体GluR2亚型C末端的特异性多肽Tat-GluR23Y能同时阻断杏仁核GluR1和GluR2亚型AMPA受体的内吞,并能干扰CPA模型的形成。
综上所述,我们主要探讨了杏仁核脑区突触actin的重排调节吗啡戒断负性情绪记忆的分子机制。本研究首次揭示了急性CPA模型形成过程中,突触骨架actin重塑的机制及其对即刻早期基因Arc向突触转运的重要作用;并研究了Arc蛋白对谷氨酸AMPA受体内吞的调控,以及AMPA受体的内吞对吗啡戒断负性情绪记忆形成的重要作用。