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药物成瘾是一种以不计后果的强迫性用药为特征的慢性复发性脑病,是滥用成瘾性药物而产生的一种依赖状态,撤去药物后出现戒断症状,又称药物依赖,俗称吸毒。药物成瘾不仅严重侵害人的身体健康、销蚀人的意志、破坏家庭幸福,而且严重消耗社会财富、毒化社会风气、污染社会环境。并且,非法制毒活动的污水排放及废水存储造成地下水及周边土壤严重污染,导致严重的环境污染问题。长期使用成瘾性药物会使神经元产生异常代偿性适应,出现药物耐受、敏化、依赖、复吸等症状,最终导致神经元的损伤。药物成瘾主要的神经解剖基础是中脑-边缘奖赏系统,各种成瘾性药物通过作用于奖赏系统,导致神经递质的释放,从而产生奖赏效应。药物成瘾的病理性记忆受到成瘾性药物的正性奖赏和负性惩罚的综合强化,一旦形成便很难消退,长期持续存在。阿片类物质和苯丙胺类物质是滥用人数最多、危害最大的成瘾性药物。药物成瘾导致神经系统损伤机制复杂,多种病理生理过程参与其中,到目前为止,其机理还不完全清楚。细胞凋亡、炎症反应、自由基大量产生、内质网应激、线粒体功能障碍等不同程度地参与了药物成瘾导致神经系统损伤。内质网应激(endoplasmmic reticulum stress,ER stress)是机体的一种非常重要的应激保护机制,主要是激活未折叠蛋白反应以减少细胞内蛋白的异常聚集,严重的内质网应激,诱导细胞凋亡。内质网应激与许多疾病有关,如脓毒症、帕金森症和药物成瘾等。在正常状况下,内质网表面的三种跨膜蛋白:蛋白激酶RNA样内质网激酶(protein kinase RNA-like ER kinase,p-ERK)、活性转录因子6(activating transcription factor 6,ATF6)和肌醇需求酶1(inositol requiring enzyme 1,IRE1)与内质网的伴侣蛋白分子葡萄糖调节蛋白78(glucose regulated protein 78,GRP78)结合。当内质网腔内大量聚集未折叠或错折叠蛋白时,GRP78与跨膜蛋白分离,并且被激活。如果内质网应激持续存在,含半胱氨酸的天冬氨酸蛋白水解酶12(Cysteinyl aspartate specific proteinase 12,Caspase 12)途径和C/EBP同源蛋白(C/EBP homologous protein,CHOP)途径激活。内质网诱发的细胞凋亡途径与线粒体凋亡途径以及NF-κB炎症信号通路有相互交叉。硫氧还蛋白-1(Thioredoxin-1,Trx-1)是一个多功能蛋白,分子量为12kDa,有一个保守的活性位点序列:-Cys-Gly-Pro-Cys-。Trx-1具有抗氧化、抑制炎症反应和抗凋亡的作用,抑制细胞损伤。此外,Trx-1还可以调节内质网应激。本文用吗啡、METH构建成瘾模型,使用C57BL/6品系小鼠和Trx-1转基因小鼠研究Trx-1对吗啡、METH成瘾损伤的保护作用。然后通过HPLC检测腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)、伏隔核(nucleus accumbens,NAc)区以及血清中神经递质,以及通过PCR,Western blot检测炎症因子和内质网的应激途径。主要研究结果如下:1.吗啡、METH成瘾诱导VTA、NAc区和多巴胺(dopamine,DA)、去甲肾上腺素(norepinephrine,NE)、谷氨酸(glutamate,Glu)水平显著性升高,而Trx-1高表达抑制吗啡、METH成瘾诱导的DA、NE、Glu水平的进一步升高。说明Trx-1高表达可以调节DA、Glu等改变。吗啡、METH成瘾诱导VTA、NAc区多巴胺D1受体(D1 receptor,D1R)、N-甲基-D-天冬氨酸受体2B型(NMDA receptor 2B,NR2B)水平显著性升高,而Trx-1高表达抵制吗啡、METH成瘾诱导的D1R、NR2B水平的升高。说明Trx-1高表达抑制D1R、NR2B等升高。2.小鼠Trx-1高表达抑制吗啡、METH导致的脱髓鞘。吗啡、METH给药后用Western blot检测VTA、NAc区的髓鞘相关蛋白髓鞘碱性蛋白(myelin basic protein,MBP)、髓鞘相关糖蛋白(myelin associated glycoprotein,MAG),结果发现野生型小鼠VTA、NAc区的MBP、MAG和对照相比显著性下降,而Trx-1高表达转基因小鼠吗啡和METH处理后MBP、MAG和对照相比没有显著性差异。说明吗啡、METH成瘾导致了VTA、NAc的脱髓鞘损伤,Trx-1高表达可抑制吗啡和METH成瘾导致的VTA、NAc区的脱髓鞘损伤,对VTA和NAc神经细胞起到保护作用。3.小鼠Trx-1高表达抑制吗啡、METH成瘾诱导的炎症信号通路。野生型吗啡、METH成瘾小鼠VTA、NAc区促炎细胞因子白介素-1β(interleukin-1β,IL-1β)mRNA、肿瘤坏死因子α(tumor necrosis factorα,TNF-α)mRNA、核因子-kappa B(nuclear factor kappa B,NF-κB)、表达呈显著性升高,NF-κB抑制蛋白α(inhibitory protein of NF-κB-α,IκB-α)显著性降低,而Trx-1高表达可以抵抗METH和吗啡成瘾诱导的VTA和NAc区的IL-1β、TNF-αmRNA表达及NF-κB、IκB-α显著性降低,从而起到抑制炎症反应的作用。4.小鼠Trx-1高表达抑制吗啡、METH成瘾诱导内质网应激和线粒体凋亡信号通路。野生型吗啡、METH成瘾小鼠VTA和NAc区胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK),CHOP,GRP78,抗调亡蛋白B细胞淋巴瘤2(B cell lymphoma-2,Bcl-2)、Bcl-2相关X蛋白(Bcl-2-associated X protein,Bax)、Caspase 12、Caspase 3,Caspase 9的表达显著性增加,而Trx-1高表达抑制了以上蛋白的表达。在野生型吗啡、METH成瘾小鼠中抗凋亡蛋白Bcl-2表达明显下降,Trx-1转基因小鼠中Bcl-2表达有所恢复。表明Trx-1总结:Trx-1对吗啡、METH成瘾损伤能够发挥保护作用,Trx-1抑制吗啡、METH导致VTA和NAc区脱髓鞘,这种保护作用可能是通过抑制炎症信号通路、内质网应激和细胞凋亡信号通路实现的。该研究进一步明确了吗啡、METH损伤的分子机制,可为吗啡、METH损伤的治疗提供靶点。