自噬诱导的伏隔核区GABAA受体功能异常在可卡因成瘾中的作用

Drug addiction is a disease of learning and memory. Previous studies demonstrate that the stability of surface expression of GABAA receptor plays an important role in the cocaine-induced behavior sensitization and impairment of synaptic plasticity. GABAA receptor-associated protein (GABARAP) traffics GABAA receptors to the postsynaptic membrane. Meanwhile, GABARAP is required in the formation step of autophagosomes. Our preliminary experiment found that the chronic cocaine exposure increased the expression of autophagy-related markers, and the co-localization of LC3 and GABAA receptor. Therefore, we hypothesized that chronic cocaine exposure induced the increase in autophagy. The binging of GABARAP to GABAA receptor resulted in the degration of GABAA receptor in autophagosomes. As a result, the surface expression of GABAA receptor decreased and contributed to cocaine addiction. In this study, the in vitro and in vivo chronic cocaine exposure was employed. The effects of regulation of GABARAP/autophagy signalling pathway on the surface expression and function of GABAA receptor, as well behavior changes were observed. It is helpful to understand the role and underlying the mechanism of the decrease in surface expression of GABAA receptor induced by autophagy in cocaine addiction. Our study will provide new target and strategy for the treatment of drug addiction caused by cocaine and other psychoactive drugs.

药物成瘾是一种特殊的恶性学习记忆过程。研究表明，GABAA受体膜表达的稳定性在可卡因成瘾中扮演重要角色。GABARAP既是转运GABAA受体上膜的关键蛋白，也在自噬体膜的形成中有重要作用。我们预实验发现，可卡因暴露诱导大鼠伏隔核区自噬水平显著增加，且LC3和GABAA受体共表达增加。据此设想，慢性可卡因暴露诱导NAc区自噬增加，GABARAP与GABAA受体γ亚基结合，使GABAA受体转运至自噬体降解，GABAA受体膜表达减少，参与成瘾发生。因此，拟通过建立慢性可卡因暴露的体外模型及动物模型，调控GABARAP/自噬信号通路，观察伏隔核区GABAA受体膜表达及功能，以及成瘾行为改变。探讨自噬诱导GABAA受体膜表达下降的机制及其在可卡因成瘾中的作用，为可卡因成瘾防治研究提供新靶点和新策略，有助于深入理解自噬选择性降解膜表达受体对调节突触功能的意义，为其他精神活性物质成瘾的防治研究提供新思路

药物成瘾是一种以强迫性药物使用为核心特征，即失去了对药物寻觅和摄取的控制的慢性、极易复发的物质依赖性疾病，对人类和社会的危害甚大，是近年来神经科学领域最受关注的研究课题之一，研究药物成瘾的相关机制，寻找药物成瘾的干预策略是目前迫切需要解决的问题。自噬在内稳态失衡时可以激活，从而改善身体稳态失衡的状态，起到一定的保护作用。可卡因暴露时身体内稳态平衡失调，那么自噬的激活是否能起到保护的角色呢？因此，本实验主要通过在体急性给予和离体脑片孵育可卡因，采用western blotting、免疫荧光、电镜、高尔基染色、行为学等方法研究可卡因对小鼠NAc脑区自噬水平的影响及其机制。结果发现，单次腹腔注射可卡因自噬水平增加，且存在时间和浓度梯度依赖性，尤以60 min自噬增加最为明显。增加自噬水平可减少可卡因诱导的小鼠自发活动，而减弱自噬水平可增强可卡因诱导的自发活动；加强自噬水平可拮抗可卡因诱导的树突棘密度增多，减弱自噬水平可增加可卡因诱导的树突棘密度增多。脑片孵育可卡因时间和浓度梯度依赖性地激活自噬，该作用是通过激动D1受体，激活CaMKII，使AMPK磷酸化水平增加，从而激活自噬表达。综上所述，单次可卡因暴露可增加NAc脑区自噬水平，该作用主要依赖于D1R-CaMKII-AMPK途径激活。本课题证实自噬作为一种内源性的保护措施在可卡因急性暴露时激活，其水平的增加可以减少可卡因的急性反应，为揭示可卡因成瘾的机制提供了新思路，也为治疗药物成瘾提供了新靶点和新策略。