HCN通道参与甲基苯丙胺成瘾及其可能神经生物学机制研究

HCN Hyperpolarization-activated cation channels contribute to several neuronal processes, including determination of resting membrane potential, dendritic integration, synaptic transmission and memory. Recently, we found that blocker of HCN channel ZD7288 inhibits methamphetamine self-administration, which doesn't affect rat spontaneous locomotion and no addiction for METH.The amplitude of HCN channel currents and the frequency of action potential enhanced by the application of METH. It showed that HCN channel was likely to involve in addiction of METH. Our aim of research will be exploring the mechanism that HCN channel blocker ZD7288 reversed METH mediated the addiction. The execute of the project will be help to explain the METH how to affected the neuronal rhythmicity of action potential and synchronism of neuronal excitability, which will be the new theory for demonstrating the mechanism of METH addiction.

HCN通道具有调节神经元兴奋性及放电同步性等生理功能，我们新近观察到，HCN通道阻断剂ZD7288（无成瘾性，不影响动物的自发活动）能显著抑制甲基苯丙胺（METH）诱发的大鼠高自发活动及自身给药行为，同时发现METH组动物伏隔核和海马CA1区HCN1亚基蛋白水平上调，大鼠离体脑片发现METH增强大鼠海马CA1区HCN通道电流幅度及放电频率。提示HCN通道可能参与了METH诱导的成瘾形成，通过干预HCN通道有可能对抗METH精神成瘾的行成。本项目计划研究阻断HCN通道对大鼠METH自身给药形成的影响，揭示HCN通道参与的分子机制，同时结合光遗传学和脑片电生理记录技术，观察METH对海马、伏隔核神经元HCN通道电流及放电频率以及突触传递的影响，本课题将有望揭示METH成瘾的新机制。

以甲基苯丙胺在我国为代表的合成毒品，近年来正在逐渐取代经典毒品可卡因等而成为主要毒品。而相对传统毒品而言，合成毒品更容易成瘾、对成瘾者的中枢神经的损伤更严重，并且这种损伤不可逆。另外，合成毒品成瘾在国内外还严重危害国家安全、和公共卫生状况。目前，揭示甲基苯丙胺成瘾的生物学机制是迫在眉睫。而且，重中之重是发现理想的干预新的靶标和药物。因而，研究毒品成瘾神经生物学机制，发现有效的抗合成毒品成瘾的干预新药物成为本领域中最为急需解决的关键科学问题。奖赏环路包括中脑腹侧被盖区多巴胺能神经元投向伏隔核、海马、杏仁核、前额叶皮层、等不同脑区，是成瘾物质最重要的神经生物学基础。而大脑腹侧被盖区向伏隔核的多巴胺能投射与药物引起的正性强化作用是.成瘾机制启动的重点。在中脑腹侧被盖区投射到海马、前额叶皮层等多巴胺能神经元构成了复杂的神经调控网络，改变投射到中脑腹侧被盖区和伏隔核的谷氨酸能神经元功能，这与关联性学习记忆密切相关。并且成瘾性物质对谷氨酸能神经投射的作用放大了物质成瘾机体对环境及线索的敏感性，是药物强迫性用药产生的基础，引起了强迫性用药后复吸的根本原因。在药物成瘾的过程中伏隔核、中脑腹侧被盖区和海马发挥着重要作用。基于上述，揭示甲基苯丙胺的成瘾机制，将为干预其成瘾而提供新的实验依据。. 在我们的课题完成的前期工作中，研究发现，甲基苯丙胺可以增强HCN通道电流的幅度在大鼠海马神经元，并在大鼠自身给药模型上，发现HCN通道阻断剂可以减少大鼠的觅药行为。进而，甲基苯丙胺对HCN通道作用机制，HCN通道如何影响神经元兴奋性以及突触传递，从而参与甲基苯丙胺成瘾的新机制？本研究内容首次较系统的对HCN通道是否.参与甲基苯丙胺成瘾及其可能神经生物学机制进行了基础研究工作，初步揭示了甲基苯丙胺上调中脑边缘多巴胺奖赏系统功能的可能新机制，为揭示甲基苯丙胺成瘾神经生物学机制提供了新证据，并为发现新靶标、开发新药物、防治甲基苯丙胺成瘾提供了新的依据。.本研究首次证明 HCN 通道参与了甲基苯丙胺成瘾病理生理学过程。在大鼠动物成瘾模型中， HCN 通道阻断剂 ZD7288 能够显著降低甲基苯丙胺的兴奋性和正性强化作用，及其诱发的情境关联性学习。伏隔核是其发挥兴奋性和正性强化作用的可能关键核团。在甲基苯丙胺大鼠成瘾的不同阶段，HCN 通道的 HCN1亚基 和 HCN2 亚型在不同核团的 mRNA 水