摘要目的:甲基苯丙胺(Methamphetamine,METH)是一种具有成瘾性的强效中枢神经系统兴奋剂,长期使用会引起认知功能减退、抑郁、焦虑和物质使用障碍等多种精神疾病。METH使用障碍的发病机制复杂,迄今为止还没有一个针对METH使用障碍的临床药物上市。在研发单纯针对METH使用障碍的药物治疗手段没有大的突破的时候,我们更需要深入探索METH使用障碍共患精神疾病的神经生物学机制,拓宽METH使用障碍药物治疗靶点的寻找范围。课题组前期研究发现中枢血管紧张素II1型受体(AT1R)拮抗显著缓解METH引起大鼠空间学习记忆功能的下降和自身给药行为,磷脂酶Cβ1(PhospholipaseCβ1,PLCβ1)可能是AT1R拮抗METH引起行为障碍的关键中间蛋白。本文在前期基础上,深入研究PLCβ1及其介导的信号通路参与METH引起神经毒性和使用障碍的神经生物学机制。<br> 方法:1.以METH急性给药、自身给药(Self-administration,SA)的大鼠模型和人神经母细胞瘤细胞系(SH-SY5Y)为研究对象。通过蛋白免疫印迹和实时荧光定量PCR方法检测PLCβ1在不同浓度和时间METH处理的SH-SY5Y细胞,以及METH急性和自身给药大鼠的前额叶皮层(PrefrontalCortex,PFC)、海马(Hippocampus,Hip)、尾壳核(Caudateputamen,CPu)以及伏隔核(Nucleusaccumbens,NAc)区域中mRNA和蛋白的表达情况。2.使用药物抑制剂,小干扰RNA和CRISPR/Cas9技术,分别抑制、沉默或敲除SH-SY5Y细胞中的PLCβ1,使用CCK-8、FDA/PI染色和流式细胞术等方法检测细胞凋亡;DCFH-DA荧光探针检测细胞内活性氧自由基变化;超氧化物歧化酶(SOD)和谷胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)试剂盒检测细胞内的氧化应激相关因子含量。蛋白免疫印迹法检测PLCβ1信号通路相关蛋白表达。3.采用自发活动、固定频率1(FR1)、累进频率(PR)及线索诱导重建和药物诱导等行为学方法,检测药物抑制PLCβ1对METH自发活动及自身给药行为的变化。随后,结合蛋白免疫印迹法检测NAc脑区PLCβ1-蛋白激酶Cα(PKCα)-环磷腺苷效应元件结合蛋白(CREB)通路蛋白和PFC区域的突触素蛋白(Synaptophysin,SYP)和突触后密度蛋白-95(PSD-95)的表达。<br> 结果:1.与生理盐水组相比,PLCβ1在急性METH给药组的PFC和Hip脑区中表达显著上调。与假手术组相比,PLCβ1在METH自身给药组的PFC、NAc、VTA和Hip脑区蛋白表达均显著上调。PLCβ1的mRNA和蛋白表达在SH-SY5Y细胞中存在明显的时间效应和剂量依赖性。2.U73122抑制PLCβ1能有效的减少METH引起的SH-SY5Y细胞氧化应激和细胞凋亡,并且显著降低METH诱导细胞中的PLCβ1、PKCα和CREB蛋白表达上调。siRNA干扰PLCβ1显著减少METH诱导SH-SY5Y细胞的凋亡。与野生型SH-SY5Y细胞系相比,PLCβ1敲除后显著降低METH引起的细胞氧化应激因子表达,同时影响PLCβ1-PKCα-CREB通路蛋白表达。3.U73122显著降低METH引起自发活动敏化行为,自身给药次数和断点数,以及药物或线索诱导的自身给药行为重建。免疫蛋白印迹结果进一步的显示,U73122可以减少PLCβ1-PKCα-CREB信号通路蛋白表达。抑制PLCβ1能减少METH急性给药大鼠PFC脑区SYP和PSD-95的蛋白表达。<br> 结论:PLCβ1在METH诱导产生的神经毒性与自身给药中,扮演着重要的角色。改变PLCβ1-PKCα-CREB信号通路关键蛋白活性,可以减少细胞内氧化应激水平和METH诱导的细胞凋亡,降低神经毒性和对神经元突触可塑性的影响。U73122可以通过降低METH的强化和奖赏作用,抑制METH自身给药和药物/线索引起的自身给药重建行为。PLCβ1-PKCα-CREB信号通路对METH使用障碍和共患精神疾病的具有潜在调控作用,该通路关键蛋白可以成为治疗METH使用障碍的潜在药物靶点。
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