多巴胺D2受體維持覺醒及介導精神類藥物促覺醒的神經(jīng)生物學機制.pdf

1、多巴胺系統(tǒng)參與覺醒相關的運動、獎賞、認知等多種生理功能調(diào)控。神經(jīng)核團損傷、藥理學和基因敲除(knock-out，KO)動物等研究發(fā)現(xiàn)多巴胺D2受體(dopamineD2 receptor，D2R)對維持覺醒具有重要作用。但藥理學手段研究在作用部位選擇性和受體高度特異性方面有一定的局限，而D2R KO小鼠是全身D2R敲除。因此，表達D2R發(fā)揮覺醒調(diào)控作用的關鍵腦區(qū)不明。為了闡明D2R維持覺醒的神經(jīng)生物學機制，我們擬設計攜帶D2R基因短發(fā)夾

2、RNA(short hairpin RNA，shRNA)的腺相關病毒(adeno-associated virus，AAV)微量注射到的小鼠的不同腦區(qū)，局部敲除D2R，測定局部受體敲除小鼠的自主活動量和睡眠-覺醒行為，尋找D2R參與維持覺醒的神經(jīng)解剖學部位。進一步設計攜帶人D2R(human-D2R，hD2R)基因cDNA的AAV，微量注射到D2R KO小鼠的不同神經(jīng)核團，局部拯救局部腦區(qū)的D2R，進行自主活動量測定和睡眠-覺醒行為解析

3、研究D2R KO小鼠的覺醒異常是否能夠恢復，進一步驗證D2R維持覺醒的關鍵腦區(qū)，闡明D2R調(diào)控覺醒的神經(jīng)生物學機制。
　　精神興奮性藥物甲基苯丙胺和可卡因能短期提高精神或軀體功能，比如促進覺醒、提高警覺性、運動性等，常用易成癮。成癮后伴有嚴重的睡眠障礙。闡明D1R、D2R在甲基苯丙胺和可卡因的促覺醒作用，將可能為戒斷成癮和治療成癮伴有的睡眠障礙提供理論支持。
　　我們設計的AAV-shD2R-mCherry和AAV-hD2R

4、能在小鼠腦內(nèi)高效、穩(wěn)定表達，且該載體安全性高、毒性低、未引起顯著的宿主免疫原性。
　　當伏隔核核部(Nucleus accumbens core，NAc core) D2R局部敲除后，與相應的對照組小鼠相比，基礎狀態(tài)下，小鼠白天、夜間自主活動量均顯著降低，特別是夜間活動量降低更明顯。分析睡眠-覺醒行為發(fā)現(xiàn)， NAc core內(nèi)D2R局部敲除小鼠覺醒量顯著降低，睡眠增加，睡眠片段化和夜間睡眠能譜強度降低。局部拯救NAc core內(nèi)D

5、2R后，其白天自主活動量增加，特別是開燈后的1小時內(nèi)活動量顯著增加，夜間自主活動量不穩(wěn)定。白天NREM睡眠減少，覺醒量增加。
　　伏隔核殼部(NAc shell)內(nèi)D2R局部敲除后，基礎狀態(tài)下，小鼠的自主活動量和睡眠-覺醒行為發(fā)現(xiàn)均未見顯著性變化。局部拯救NAc shell內(nèi)D2R，其自主活動量變化和睡眠-覺醒均未見顯著性變化。
　　尾殼核（Caudate-putamen，CPU）D2R局部敲除后，基礎狀態(tài)下，小鼠夜間自動活

6、動量減少，但覺醒量與對照組小鼠相比未見顯著性差異。局部拯救CPU內(nèi)D2R后，白天自主活動量顯著增加，夜間活動量變化不顯著，且睡眠-覺醒無顯著變化。
　　腹腔注射1、2和4 mg/kg的不同劑量甲基苯丙胺對小鼠促覺醒作用的量效關系，對WT小鼠覺醒維持時間分別為2、3和4h，而D2R KO的覺醒持續(xù)時間分別為1.5、2和2.5 h。腹腔注射10、20和40 mg/kg等不同劑量可卡因后，小鼠立即表現(xiàn)為持續(xù)覺醒，D2R WT小鼠持續(xù)覺醒

7、時間分別為33 min、55 min和106 min與WT小鼠相比，可卡因?qū)2R KO小鼠促覺醒作用顯著降低，持續(xù)覺醒時間分別為20 min、32 min和56 min。用D1R拮抗劑SCH2339030μg/kg預處理D2R KO小鼠，可進一步降低甲基苯丙胺和可卡因誘導的促覺醒效應。
　　基礎狀態(tài)（生理條件）下，富含D2R的NAc core是維持覺醒的關鍵核團，而NAc shell內(nèi)D2R對其維持運動和覺醒不起主要作用，CPU