mTOR信号通路在大鼠可卡因自身给药复燃中的作用

背景:哺乳动物雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,mTOR)是一种丝氨酸/苏氨酸激酶,其作用可被雷帕霉素所阻断。mTOR活化后参与调节基因转录、蛋白质翻译起始、核糖体生物合成、细胞凋亡等多个生物学过程。mTOR信号转导通路在学习记忆等神经活动的长期可塑性过程起着重要的作用。药物成瘾的过程是药物作用于中脑多巴胺奖赏系统发挥奖赏效应并使之发生长期神经可塑性改变的过程。长期使用成瘾性药物能产生强烈的心理渴求,使得药物成瘾者在戒断后再次暴露于药物、相关环境或压力时极易发生复吸。目前关于mTOR在药物成瘾中的作用研究较少,已有研究证实mTOR信号转导通路参与了药物作用于中脑边缘多巴胺系统引起的奖赏效应和长期神经可塑性,但mTOR信号通路在药物成瘾后发生复吸中的作用尚不清楚。目的:本研究旨在通过大鼠可卡因自身给药戒断后的复燃模型探讨mTOR信号通路在药物成瘾戒断后发生复吸行为中的作用,从而为成瘾神经生物学机制的研究和临床戒毒治疗提供新的实验依据。方法:(1)建立大鼠可卡因自身给药模型(0.75mg·kg-1 infusion,3h·d-1),经过消退后给予药物相关线索暴露诱导复燃行为,比较经过暴露和未经过暴露大鼠伏隔核中mTOR下游靶蛋白p70s6k磷酸化水平变化;(2)建立大鼠可卡因自我给药模型,经过消退后给予药物相关线索暴露诱导复燃行为。暴露前30min在大鼠伏隔核core/shell部分别微注射mTOR抑制剂雷帕霉素或溶媒,观察其对大鼠的复燃行为的影响,并检测暴露后大鼠伏隔核不同脑区中p70s6k磷酸化水平变化;(3)建立大鼠可卡因自身给药模型,经过消退后给予10mg可卡因点燃诱导复燃行为。可卡因点燃30min前在大鼠伏隔核core/shell部分别微注射雷帕霉素或溶媒,观察其对大鼠的复燃行为的影响;(4)建立大鼠可卡因自身给药模型,当大鼠获得稳定的自身给药行为后,在大鼠伏隔核core/shell部分别微注射雷帕霉素或溶媒,d2继续进行可卡因自身给药训练,观察雷帕霉素对可卡因强化效应的影响。结果:药物线索暴露后伏隔核core部的磷酸化p70s6k水平与未暴露组相比明显上升,说明药物线索暴露诱导的复燃能激活伏隔核的mTOR信号通路。在大鼠伏隔核core部给予雷帕霉素微注射能够抑制药物相关线索诱导的复燃行为,而伏隔核shell部给药无效。大鼠伏隔核core部注射雷帕霉素导致伏隔核core部磷酸化p70s6k水平下降,shell部磷酸化p70s6k水平不变。两个脑区的总p70s6k表达水平均无变化。在大鼠伏隔核shell部给予mTOR抑制剂雷帕霉素微注射能够抑制可卡因点燃诱导的复燃行为,而伏隔核core部给药无效。说明抑制伏隔核mTOR信号通路能够抑制药物相关线索或可卡因诱导的复燃行为,且此作用具有脑区特异性。行为学结果还表明,大鼠获得稳定的可卡因自身给药行为后,在大鼠伏隔核core/shell部微注射雷帕霉素均不能够改变已获得的自身给药行为。说明抑制伏隔核mTOR信号通路不影响可卡因的强化效应,雷帕霉素对大鼠戒断后复燃行为的抑制效应并不是由于其降低了可卡因的强化效应。结论:本研究通过一系列实验证实了在伏隔核shell和core部分别给予雷帕霉素能有效抑制大鼠自身给药戒断后由药物点燃和药物相关线索诱导的复燃行为,这一效应是通过抑制伏隔核的mTOR信号通路实现的。mTOR信号通路脑区特异性的参与了自身给药戒断后的复燃行为。本研究结果为成瘾的神经生物学机制研究和临床开发防复吸药物提供了新的依据。

THE ROLE OF MTOR SIGNALING PATHWAY IN THE REINSTATEMENT OF COCAINE SELF-ADMINISTRATION IN RATS