硫氧还蛋白-1在环境毒性物甲基苯丙胺诱导的条件性位置偏爱的消退及恢复中的调节作用

发布时间：2020-07-13 11:25

【摘要】：药物滥用导致药物成瘾,表现耐受、依赖、戒断和复吸。甲基苯丙胺(methamphetamine,METH)是一种强烈的精神兴奋性药物,作用于中枢神经系统,引起精神依赖及成瘾行为。长期吸食METH会严重损坏身体机能,导致精神异常,破坏家庭和谐和社会健康发展。此外,非法合成及大量使用METH会破坏水质和土壤,造成严重的环境污染。当前,治疗药物成瘾最大的难题是长期持久的停药戒断后,依然具有很高的复吸率,而引起药物复吸最主要的原因是药物本身及药物相关线索和使用环境。环境刺激与药物使用过程反复匹配,成为药物相关环境线索。长期药物戒断后,机体再次接触环境线索会产生对药物的强烈渴求,从而引发药物复吸行为。因此,消除或减弱对药物相关线索、环境及药物本身的认知记忆将有助于药物成瘾的戒断。从中脑腹侧被盖区(ventral tegmental area,VTA)投射到伏隔核(nucleus accumbens,NAc)和前额叶皮质(Prefrontal cortex,PFC)的多巴胺和谷氨酸系统在药物成瘾中起重要的作用。N-甲基-D-天冬氨酸(N-methyl-D-aspartic acid,NMDA),细胞外信号调节激酶(extracellular signal-regulated kinase,ERK)和cAMP应答原件结合蛋白(cAMP responsive element-binding protein,CREB)参与了METH-CPP的消退,并通过与多巴胺受体D1相互作用介导背景记忆的形成。硫氧还蛋白-1(thioredoxin-1,Trx-1)是一种氧化还原调节蛋白,具有保守的活性序列(-Cys-Gly-Pro-Cys-),广泛分布于组织和器官中。Trx-1可以抵抗细胞损伤和环境应激而发挥细胞保护作用。Trx-1能通过清除氧自由基和羟自由基,保护细胞免于过氧化氢(hydrogen peroxide,H_2O_2)、紫外线照射所致的氧化应激损伤。我们之前的研究显示,Trx-1的诱导物替普瑞酮通过诱导Trx-1表达,保护小鼠免于吗啡诱导的奖赏效应及戒断症状;Trx-1过表达能抵抗METH诱导的小鼠CPP的形成。本文的研究目的是探索Trx-1在METH成瘾中的作用及分子机制。通过构建METH诱导的小鼠CPP表达、消退及恢复模型,研究了Trx-1在METH诱导的CPP表达、消退及恢复中的作用及分子机制。检测Trx-1对多巴胺、谷氨酸信号及突触形成相关分子表达的影响。本论文的主要研究结果如下:⑴Trx-1转基因过表达抵抗METH诱导的小鼠CPP的形成。行为学检测结果显示,Trx-1转基因小鼠的初始运动活性与野生型小鼠运动活性相比无显著差异,经过METH给药训练后,Trx-1转基因小鼠的运动活性与野生型小鼠运动活性相比依然无显著性差异;然而,METH给药训练能显著诱导野生型小鼠CPP的形成,而不诱导Trx-1转基因小鼠CPP的形成。表明Trx-1转基因过表达对小鼠的运动活性没有影响,但能抵抗METH诱导的CPP形成。⑵Trx-1转基因过表达阻止METH点燃诱导的小鼠CPP的表达。行为学检测结果显示,METH显著诱导了野生型小鼠的行为敏化,而Trx-1转基因过表达显著减弱了METH诱导的行为敏化。与野生型小鼠相比,Trx-1转基因过表达显著抑制了METH诱导的CPP表达。Western blot分析结果显示,在野生型小鼠NAc区,METH显著诱导了Trx-1的表达;在Trx-1转基因小鼠中,Trx-1过表达显著抑制了METH诱导的Trx-1表达的增加。METH显著增加了野生型小鼠NAc区NMDA受体2B亚型(GluN2b)的表达。在Trx-1转基因小鼠NAc区中,Trx-1过表达显著抑制了METH诱导的GluN2b表达的进一步增加。METH显著增加了野生型小鼠NAc区ERK和CREB的活性水平。在Trx-1转基因小鼠中,Trx-1过表达显著抑制了METH诱导的ERK和CREB活性的进一步增加。表明Trx-1过表达可能通过抑制GluN2b的表达及ERK和CREB的活性,阻止METH点燃诱导的小鼠CPP的表达。⑶VTA区Trx-1低表达延迟METH诱导的CPP消退。行为学检测结果显示,METH显著诱导了小鼠CPP的形成。与正常小鼠相比,VTA区Trx-1 siRNA显著增加了CPP的消退时间。Western blot分析结果显示,VTA区Trx-1 siRNA显著降低了Trx-1的表达。METH-CPP消退后,小鼠VTA区Trx-1表达显著低于对照组,并抑制了METH-CPP消退后Trx-1表达的降低。我们进一步研究了VTA、NAc和PFC区多巴胺信号的表达情况。Western blot分析结果显示,METH-CPP消退后,小鼠VTA、NAc和PFC区中酪氨酸羟化酶(tyrosine hydroxylase,TH)和D1多巴胺受体的表达与对照组相比显著降低。有趣的是,VTA区Trx-1低表达逆转了METH-CPP消退所致的VTA、NAc和PFC区中TH和D1表达的降低。ERK和CREB参与了METH-CPP的消退,并通过与D1相互作用介导背景记忆的形成。小鼠VTA、NAc和PFC区中ERK和CREB的活性变化与TH和D1的表达变化一致。这些结果表明,VTA区Trx-1低表达可能通过促进中脑边缘多巴胺信号的转导来维持METH-CPP的表达,从而延长METH-CPP的消退时间。⑷NAc区Trx-1低表达促进METH诱导的CPP恢复。行为学检测结果显示,1.0 mg/kg METH诱导了正常小鼠和NAc区Trx-1低表达小鼠METH-CPP的恢复。0.5 mg/kg METH显著诱导了NAc区Trx-1低表达小鼠METH-CPP的恢复,但不引起正常小鼠METH-CPP的恢复。表明NAc区Trx-1低表达可能增强了小鼠对METH的敏感性,从而导致低剂量METH诱导了CPP的恢复。Western blot分析结果显示,1.0 mg/kg METH诱导小鼠CPP恢复后,在正常小鼠和Trx-1低表达小鼠NAc区,Trx-1和GluN2b的表达及ERK和CREB活性相比对照组显著增高。0.5 mg/kg METH诱导小鼠CPP恢复后,在正常小鼠NAc区,Trx-1和GluN2b的表达及ERK和CREB活性相比对照组无明显差异;而在NAc区Trx-1低表达小鼠中,Trx-1和GluN2b的表达及ERK和CREB活性相比对照组显著增高。表明NAc区Trx-1低表达促进了METH点燃诱导的NAc区GluN2b表达及ERK和CREB活性的增加,因此,NAc区Trx-1低表达促进了METH-CPP恢复。小结:Trx-1对METH诱导的CPP形成、消退及恢复均具有调节作用,Trx-1可能通过调节中脑边缘多巴胺以及谷氨酸系统,抑制METH诱导的成瘾行为表达。
【学位授予单位】：昆明理工大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：R749.6
【图文】：

和精神疾病的病理机制[104]。在积极和消极的情绪状态唤起[105]。药物滥用和神经毒性中发挥重要作用。急性 METH 给amine transporter, DAT）引起多巴胺释放增加，过量的成，导致氧化应激反应，最后引起神经损伤[106]，同时 METH 暴露则诱导多巴胺神经毒性，导致酪氨酸性，多巴胺浓度，以及 DAT 水平降低，同时引起多巴与了认知及与行为相关的动机和奖赏的调节[109]。从 V缘多巴胺能神经通路被认为是奖赏系统的基础，这一发挥关键作用[110]。多巴胺神经元活化能增强奖赏系统表达[111]。慢性 METH 给药可通过促进中脑边缘多巴的形成[112, 113]。

图 1.2-1 硫氧还蛋白系统示意图Fig. 1.2-1 The thioredoxin system[218]2.2 硫氧还蛋白-1 的生物学功能Trx-1 作为一种高度保守的小分子量蛋白，具有多种生物学活性，最典型的是作为供体为核苷酸还原酶提供氢离子。Trx-1 能抵抗氧化应激、调节内质网（endoplaiculum, ER）应激、抑制细胞凋亡、调节转录因子和神经营养因子活性等。随着对 T究的深入，Trx-1 与疾病的关系越来越受到重视，并逐渐成为开发疾病治疗药物的靶 抗氧化活性Trx-1 的抗氧化活性对于生命活动的正常运行起到关键作用。据报道显示，Trx-1 调节机体内谷胱甘肽（glutathione, GSH）浓度维持机体内 GSH 及其氧化形态 GSS衡，而 GSH/GSSG 的比值被认为是衡量机体抗氧化水平的关键指标[219]。Trx-1 还可谷胱甘肽过氧化物酶（glutathioneperoxidase,GPx）、超氧化物歧化酶（superoxidedism

图 2.2-1 小鼠核团定位Fig. 2.2-1 Location of the Nucleus in mice注射泵、钻孔针、MC-5 微操作仪、规、试管、3%双氧水、酒精、1.2%戊巴比le-RNA、重组 RAAV-9-ZsGreen-mTrx-L 超纯水、0.12 g 戊巴比妥钠，充分溶：0.1μLinvivo-jetPET，1.2μL10%的蔗），充分混匀后，在常温下反应 15 min制：0.1μLinvivo-jetPET，1.2μL10%的

【参考文献】

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1 刘凤莲;谷氨酸能神经传递系统研究进展[J];长春师范学院学报;2005年07期

本文编号：2753406