多巴胺D2受体维持觉醒及介导精神类药物促觉醒的神经生物学机制

摘要

多巴胺系统参与觉醒相关的运动、奖赏、认知等多种生理功能调控。神经核团损伤、药理学和基因敲除(knock-out，KO)动物等研究发现多巴胺D2受体(dopamineD2 receptor，D2R)对维持觉醒具有重要作用。但药理学手段研究在作用部位选择性和受体高度特异性方面有一定的局限，而D2R KO小鼠是全身D2R敲除。因此，表达D2R发挥觉醒调控作用的关键脑区不明。为了阐明D2R维持觉醒的神经生物学机制，我们拟设计携带D2R基因短发夹RNA(short hairpin RNA，shRNA)的腺相关病毒(adeno-associated virus，AAV)微量注射到的小鼠的不同脑区，局部敲除D2R，测定局部受体敲除小鼠的自主活动量和睡眠-觉醒行为，寻找D2R参与维持觉醒的神经解剖学部位。进一步设计携带人D2R(human-D2R，hD2R)基因cDNA的AAV，微量注射到D2R KO小鼠的不同神经核团，局部拯救局部脑区的D2R，进行自主活动量测定和睡眠-觉醒行为解析研究D2R KO小鼠的觉醒异常是否能够恢复，进一步验证D2R维持觉醒的关键脑区，阐明D2R调控觉醒的神经生物学机制。
　　精神兴奋性药物甲基苯丙胺和可卡因能短期提高精神或躯体功能，比如促进觉醒、提高警觉性、运动性等，常用易成瘾。成瘾后伴有严重的睡眠障碍。阐明D1R、D2R在甲基苯丙胺和可卡因的促觉醒作用，将可能为戒断成瘾和治疗成瘾伴有的睡眠障碍提供理论支持。
　　我们设计的AAV-shD2R-mCherry和AAV-hD2R能在小鼠脑内高效、稳定表达，且该载体安全性高、毒性低、未引起显著的宿主免疫原性。
　　当伏隔核核部(Nucleus accumbens core，NAc core) D2R局部敲除后，与相应的对照组小鼠相比，基础状态下，小鼠白天、夜间自主活动量均显著降低，特别是夜间活动量降低更明显。分析睡眠-觉醒行为发现， NAc core内D2R局部敲除小鼠觉醒量显著降低，睡眠增加，睡眠片段化和夜间睡眠能谱强度降低。局部拯救NAc core内D2R后，其白天自主活动量增加，特别是开灯后的1小时内活动量显著增加，夜间自主活动量不稳定。白天NREM睡眠减少，觉醒量增加。
　　伏隔核壳部(NAc shell)内D2R局部敲除后，基础状态下，小鼠的自主活动量和睡眠-觉醒行为发现均未见显著性变化。局部拯救NAc shell内D2R，其自主活动量变化和睡眠-觉醒均未见显著性变化。
　　尾壳核（Caudate-putamen，CPU）D2R局部敲除后，基础状态下，小鼠夜间自动活动量减少，但觉醒量与对照组小鼠相比未见显著性差异。局部拯救CPU内D2R后，白天自主活动量显著增加，夜间活动量变化不显著，且睡眠-觉醒无显著变化。
　　腹腔注射1、2和4 mg/kg的不同剂量甲基苯丙胺对小鼠促觉醒作用的量效关系，对WT小鼠觉醒维持时间分别为2、3和4h，而D2R KO的觉醒持续时间分别为1.5、2和2.5 h。腹腔注射10、20和40 mg/kg等不同剂量可卡因后，小鼠立即表现为持续觉醒，D2R WT小鼠持续觉醒时间分别为33 min、55 min和106 min与WT小鼠相比，可卡因对D2R KO小鼠促觉醒作用显著降低，持续觉醒时间分别为20 min、32 min和56 min。用D1R拮抗剂SCH2339030μg/kg预处理D2R KO小鼠，可进一步降低甲基苯丙胺和可卡因诱导的促觉醒效应。
　　基础状态（生理条件）下，富含D2R的NAc core是维持觉醒的关键核团，而NAc shell内D2R对其维持运动和觉醒不起主要作用，CPU内D2R对维持运动的关键作用，但不参与其觉醒维持作用。D1R和D2R介导甲基苯丙胺和可卡因的促觉醒作用，其中D2R作用更重要。

目录

缩略词表

摘要

第一部分：生理条件下多巴胺D2受体维持觉醒的神经解剖学机制

前言

材料与方法

结果

讨论

小结

第二部分：D2R介导精神类药物促觉醒的神经生物学机制

前言

材料与方法

结果

讨论

小结

全文总结

本研究创新点

参考文献

综述 多巴胺D2受体调控睡眠-觉醒研究进展

致谢

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