VGLUT1在甲基苯丙胺学习记忆损伤过程中的作用及其作为潜在药物靶标的研究

Glutamatergic transmission anomalies associated with severe learning and memory dysfunction induced by methamphetamine (MA). Vesicular glutamate transporters (VGLUTs) selectively transport glutamate in the cytoplasm into vesicles, then control storage and release of glutamate. VGLUTs is divided into three subtypes, in which VGLUT1 mainly distributed in the cortex, hippocampus and amygdala. We have found that VGLUT1 expression significantly increased in the cortex and hippocampus in rats treated with MA, and VGLUTs inhibitor, CSB6B, significantly improving learning and memory impairment. But the VGLUT1 how to participate in learning and memory impairment induced by MA and its mechanism is not clear. Therefore, in present research, we will first clear the correlation between VGLUT1 expression and learning and memory impairment induced by MA. Then we will study the effects of inhibitor or stimulator of VGLUT1 on learning and memory dysfunction induced by MA in mice or rats. On the basis of above, we will study the changes of membrane parameters, calcium current and cell structure, then the neuronal function and synaptic plasticity in vivi and in vitro when VGLUT1 over expression or inhibiting expression in primary neurons or neurons of cortex / hippocampus of rodent and when VGLUT1 activity inhibited or stimulated by agents. The present study will eventually reveal specific role of VGLUT1 in synaptic plasticity and memory circuits, and the effects and mechanism of VGLUT1 on learning and memory dysfunction induced by MA and its possibility as a drug target for treatment of learning and memory dysfunction.

谷氨酸能传递异常与甲基苯丙胺(methamphetamine,MA)长期作用导致严重的学习记忆损伤密切相关，囊泡谷氨酸转运体（VGLUTs）选择性地将胞浆中的谷氨酸转运进入囊泡，进而决定谷氨酸的储存与释放。VGLUT分三种亚型，VGLUT1主要分布于皮质、海马和杏仁核。我们前期已发现MA神经损伤时VGLUT1表达显著增加，抑制其功能显著减轻MA神经毒性、提高学习记忆能力。但是VGLUT1如何参与MA学习记忆损伤过程及其机制并不清楚。因此本课题拟首先明确VGLUT1与MA学习记忆损伤的相关性，以此为基础研究VGLUT1过表达和抑制表达的情况下，其对膜参数、钙流及细胞结构的影响，进而对神经元功能和突触可塑性的影响，最后观察调控VGLUT1后学习记忆功能的反应性。本研究最终将揭示VGLUT1在突触可塑性及记忆环路中的具体作用，阐明其在MA学习记忆损伤中的作用机制，明确其作为潜在药物靶标的可能性。

谷氨酸能传递异常与甲基苯丙胺(methamphetamine,MA)长期作用导致严重的学习记忆损伤密切相关，囊泡谷氨酸转运体（VGLUTs）选择性地将胞浆中的谷氨酸转运进入囊泡，进而决定谷氨酸的储存与释放。我们前期发现MA 神经损伤时VGLUT1表达显著增加，抑制其功能显著减轻MA 神经毒性、提高学习记忆能力。本课题评价了MA对不同类型学习记忆能力的影响，探讨VGLUT1改变与MA影响学习记忆能力的相关性，并揭示其参与MA学习记忆功能损伤的机制。. 首先,观察了MA处理对学习记忆能力的影响。采用跳台模型及条件性位置偏爱等实验。发现单次、长期（20d）腹腔注射MA可损伤小鼠回避性及辨识性记忆。MA长期使用初期（10d）可以促进大鼠辨识性记忆，后期（20-50d）无明显影响。. 其次，检测了MA处理对VGLUT1表达水平的改变。采用real-time RT-PCR、western 方法，发现MA单次给予后第5天小鼠海马、皮层VGLUT1蛋白及mRNA表达下降，第15天差异消失。MA长期（20d）给予结束后第5天小鼠海马、皮层VGLUT1蛋白及mRNA表达升高,第15天时表达升高。. 再次，研究了抑制VLGUT1功能对MA相关的成瘾记忆的影响，采用条件性位置偏爱实验和行为敏化实验，发现脑室给予VGLUTs功能抑制剂CSB6B可以阻碍1.0mg/kgMA引起的条件性位置偏爱。同时，脑室给予CSB6B可以缓解1.0mg/kgMA引起行为敏化现象。. 最后，研究了MA处理对细胞一般形态学及突触结构的影响，采用苏木素-伊红染色、尼氏染色以及透射电镜，发现MA单次及长期（20d）给药可以使细胞发生病理性改变，MA单次及长期（20d）给药后，可导致海马、皮层神经元中尼氏小体显著减少。MA长期（20d）给药后，与对照组相比，海马CA1区神经元突触个数变少，突触间隙距离变宽，突触后致密物厚度减少，活性区长度缩短，突触曲率减小。. 综上所述，MA处理诱导VGLTU1表达发生改变，导致胞外谷氨酸浓度增加；抑制VLGUT1功能可阻碍MA引起的成瘾记忆的形成。本研究揭示了VGLUT1在MA 学习记忆损伤中的作用机制，明确其作为潜在药物靶标的可能性。基于本项目研究，已发表SCI论文2篇，国内核心期刊论文1篇，培养硕士研究生1名。