中药抗药物成瘾新途径——心肌细胞源性exosome介导的钩藤碱抗甲基苯丙胺依赖机制研究

Exosomes are nanosized vesicles secreted by cells, which possess various biological characters such as antigen presentation, cell-to-cell material transport and information transmission. The previous studies in our research group found that the exosome secreted by myocardial cells exerted inhibitory effect on methamphetamine dependence, and the exosome exposed to rhynchophylline could enhance significantly the inhibitory effect. Therefore, we speculate that cardiogenic exosome can regulate CNS by carrying important signaling molecules and genetic materials to CNS. The study on exosome features and functions will reveal an exosome-mediated genetic information transfer and expression regulation network, from different from traditional notes, elucidate the mechanism of drug addiction, and look for a new pathway of traditional Chinese Medicine anti addiction. this project will study the biological characters of cardiogenic exosome, its material basis and its effects on drug addiction via the cell and animal models of methamphetamine dependence and the aid of molecular biology methods and gene chip technology. In addition, this project will also study the induction of rhynchophylline on exosome and its regulatory mechanism. The project introduces innovatively exosome to the fields of drug addiction and traditional Chinese medicine, open up a new pathway of Chinese Medicine - exosome application.

外泌体（exosome）是细胞分泌的囊性小体，具有抗原提呈、细胞间物质转运和信息传递等特性。本课题组前期研究发现心肌细胞分泌的exosome对甲基苯丙胺依赖有干预作用，经过钩藤碱处理心肌细胞后，exosome的抗依赖作用更显著。推测心源性exosome通过向中枢递送重要信号分子和遗传物质而影响CNS。对exosome特征和功能的研究，可揭示一个由exosome介导的遗传信息传递方式和表达调控网络，从一个全新的角度注释和阐明药物成瘾机制，从中寻找中药抗药物依赖的新途径。本项目通过甲基苯丙胺依赖细胞模型与动物模型，借助于分子生物学方法与基因芯片技术，研究心肌细胞源性exosome的生物特性及其对甲基苯丙胺依赖的影响。阐明exosome对CNS的作用机制，同时明确钩藤碱对exosome的诱导作用和调控机制。本项目创新性地把exosome引入毒瘾医学和中药学领域中，开拓了中药-外泌体应用的新途径。

外泌体能介导细胞间信息交流和遗传物质转移，是沟通中枢与外周的特殊生物载体。本项目以心肌细胞源性外泌体为主题，完成5个方面的研究：（1）心肌细胞外泌体生物特征鉴定及其在神经细胞内的定位和在动物体内的分布；（2）心肌细胞外泌体内miRNA表达谱分析；（3）心肌细胞外泌体对甲基苯丙胺依赖神经细胞模型的影响及钩藤碱的干预作用；（4）心肌细胞外泌体对甲基苯丙胺依赖动物模型的影响及钩藤碱的作用机制；（5）血清外泌体和星形胶质细胞外泌体对药物依赖的影响及中药调控机制。研究结果表明，采用差速超高速离心能获得较纯净的外泌体。心肌细胞外泌体可进入神经细胞，聚集在细胞浆内。荧光标记外泌体经小鼠尾静脉注入可到达各个脏器，在脑部可检测到较强荧光信号，证明心肌细胞外泌体可穿过血脑屏障在脑部富集，为心肌细胞外泌体参与调节CNS功能提供依据。甲基苯丙胺和钩藤碱处理心肌细胞，不会影响细胞分泌的外泌体膜标记蛋白的表达，但可明显影响外泌体内miRNA的表达。小RNA测序结果显示，经钩藤碱干预后，外泌体中由甲基苯丙胺作用而上调的miRNA表达均下调。推测这些miRNA在钩藤碱抗甲基苯丙胺成瘾的相关机制中发挥重要作用。动物模型和细胞模型实验结果发现，钩藤碱处理心肌细胞外泌体能抑制甲基苯丙胺的依赖程度。进一步的研究证明，心肌细胞分泌的外泌体通过携带释放miRNA，特别是miR-183-5p至海马部位，引起海马相关miR-183-5p表达水平的改变，负向调控靶基因NRG1表达。钩藤碱可能通过干预心肌细胞外泌体中miR-183-5p的表达，激活NRG1-ErbB4信号通路发挥对抗甲基苯丙胺成瘾作用。血清外泌体和星形胶质细胞外泌体在药物依赖中也具有重要影响，可作为中药作用的新靶点。本项目研究揭示了外泌体对药物成瘾的影响，进一步完善了药物依赖的心-脑关系,科学地诠释了中医的心脑理论，为中医药防治药物依赖提供新的途径与思路。