纹状体多巴胺D1类受体介导的信号通路在帕金森病左旋多巴治疗相关异动症产生中的作用

L-dopa-induced dyskinesia (LID) is experienced by most patients of Parkinson’s disease (PD) upon the long-term use of the dopamine precursor L-dopa. D1-like (D1 and D5) dopamine receptor signaling is crucially involved in the molecular mechanisms underlying LID, but the specific roles of D1-like receptor mediated signaling pathway in the pathogenesis of LID is still unclear. In previous studies, we had successfully established a rat model of LID. Our present study will observe the effect of intrastriatal perfusion of D1 or D5 receptor selective drugs on the dyskinetic movement of the LID rats. Utilizing the methods of electrophysiological recordings in vivo and in vitro, we will dissect the influence of D1 or D5 receptor signaling intervention on striatal long-term potentiation, long-term depression and firing activity of striatal medium spiny neurons. Effects of D1 or D5 receptor agents on striatal dopamine and glutamate release in LID rats will be confirmed by intracerebral microdialysis and high-performance liquid chromatography. By using the tools of molecular biology, we will explore the molecular changes of D1 and D5 receptor mediated signaling pathway in LID rats and the effects of small-interfering RNA-induced D1 or D5 receptor silencing on the signaling pathway and the dyskinetic movement of LID rats. We expect to elucidate the role of D1-like receptor mediated signaling pathway in the pathophysiology of LID, which will provide important novel clues for the prevention and treatment of LID.

多数接受左旋多巴替代疗法的帕金森病患者会逐渐出现左旋多巴治疗相关异动症（LID）。纹状体多巴胺D1类受体（D1和D5）介导的信号通路功能障碍在LID的产生中发挥关键作用，其具体作用机制未明。本研究拟以已成功建立的LID的大鼠模型为对象：采用行为学方法观察纹状体内给予D1或D5受体选择性药物对动物LID样症状的影响；通过在体和离体电生理记录观察D1或D5受体干预对LID大鼠纹状体长时程增强和长时程压抑过程及中等棘状神经元电活动的作用；使用微透析和在线高效液相递质测量的方法观察D1或D5受体阻断对LID大鼠纹状体多巴胺和谷氨酸等递质释放的影响；应用分子生物学技术检测LID大鼠纹状体D1和D5受体及通路下游蛋白的表达变化，并观察沉默D1或D5受体基因对通路活性和动物LID样症状的影响。以综合阐明纹状体D1类受体介导的信号通路在LID产生中的作用，为临床LID干预靶点的选择提供新的理论和实验依据。

帕金森病(Parkinson’s disease，PD)是以运动障碍为主要表现的一种中枢神经系统变性疾病。复方左旋多巴(L-dopa)是帕金森病临床治疗的“金标准”。然而，多数PD患者在接受L-dopa治疗后会逐渐出现L-dopa治疗相关运动障碍（L-Dopa induced dyskinesia， LID）等运动并发症。LID的出现与L-dopa治疗后基底神经节运动调控环路的功能障碍密切相关。纹状体作为基底节环路的重要核团，其功能改变可能在LID的产生中发挥关键的作用。本课题旨在探讨LID的产生机理机理，以期阐明纹状体各类递质和D1类受体在LID产生中的作用，为今后PD和LID临床诊断指标和干预靶点的选择提供新的理论和实验依据。1.研究中首先在PD模型大鼠的基础上建立了LID大鼠模型。以此模型为对象的研究发现, LID大鼠纹状体D5 受体表达水平高于non-LID对照组。左旋多巴注射增加LID动物纹状体c-Fos+神经元的数量，多数c-Fos+是D5阳性神经元。纹状体注射D1类(D1 和 D5)受体拮抗剂SCH-23390可以明显抑制LID动物L-dopa注射后的异动样行为, 纹状体内注射D5受体激动剂SKF-83959可诱发LID动物的异动样行为。纹状体内针对D5的SiRNA注射使纹状体D5蛋白表达降低并部分抑制LID大鼠的异动样行为。显示纹状体D5受体在LID的病理生理过程中发挥重要作用。2.LID大鼠纹状体存在明显的代谢组学改变，与无LID对照组比较共发现包括 anandamide, 2-arachidonoylglycerol, 腺苷,谷氨酸和sphingosine1-phosphate等36个差异表达代谢物。基于IMPaLA代谢组学分析的结果显示，LID大鼠纹状体存在包括内生大麻素递质系统,磷脂酶D通路,甘油磷脂代谢和鞘磷脂通路在内的5条代谢通路异常。代谢组和表达组学联合分析也进一步提示LID大鼠纹状体存在内生大麻素系统代谢异常。3. GCaMP钙成像和光纤记录显示，纹状体D1受体阳性神经元呈现与LID动物异动症时相一致的兴奋活动。光和化学遗传方法抑制纹状体D1受体阳性神经元活动，可以缓解LID动物的异动症状。本研究总结发表SCI收录论文2篇，在投稿论文2篇。为进一步深入了解LID病理生理机制和开发临床新疗法提供了新的实验依据。