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小腦浦肯野細胞da麻素受體CB1R和甘氨酸受體協(xié)同導致運動失調(diào)
閱讀：1406 發(fā)布時間：2022-10-11研究表明，Δ9-四氫da麻酚（THC）和酒精等精神活性藥物通過靶向中樞神經(jīng)系統(tǒng)（CNS）而損害運動協(xié)調(diào)能力。值得注意的是，da麻和酒精在很大程度上是聯(lián)合使用的，這會導致嚴重的運動障礙，然而造成這種運動障礙背后的核心機制目前仍不清楚。
在此背景下，2022年9月15日，中國科學技術(shù)大學、合肥綜合性國家科學中心人工智能研究院熊偉課題組在Nature Metabolism發(fā)文揭示了小腦浦肯野細胞da麻素受體CB1R和甘氨酸受體協(xié)同導致運動失調(diào)。
首先，課題組通過加速旋轉(zhuǎn)測試證明酒精和da麻素共同導致小鼠運動失調(diào)——注射酒精和da麻素的小鼠在轉(zhuǎn)棒上的跌落延遲顯著減少，染色結(jié)果顯示其小腦4/5Cb腦區(qū)C-fos陽性細胞顯著降低。此外，僅在小腦4/5Cb注射酒精和da麻素或光抑制該區(qū)域也會導致小鼠運動失調(diào)，而光激活該區(qū)域則顯著緩解其運動失調(diào)。即小腦4/5Cb介導THC和乙醇對運動協(xié)調(diào)的影響（SETEM）。
圖1|加速旋轉(zhuǎn)測試和c-fos染色結(jié)果
由于PC（浦肯野細胞）是小腦皮質(zhì)的唯yi輸出，因此課題組研究了THC和乙醇是否改變4/5Cb PC的電生理特性。電生理結(jié)果顯示：THC和乙醇同時給藥顯著降低了PC的mEPSC的頻率和靜息態(tài)膜電位并上調(diào)了其動作電位閾值，降低了PC的興奮性。
圖2|電生理實驗結(jié)果
考慮到THC可與CB1/2R、GlyR相互作用，且它們廣泛分布于小腦中。課題組由此在小鼠給藥THC和乙醇后注射CB1/2R、GlyR的拮抗劑，并發(fā)現(xiàn)兩種受體拮抗劑都可以顯著增加小鼠的跌落延遲，緩解其運動協(xié)調(diào)缺陷。此外，課題組發(fā)現(xiàn)THC和乙醇共注射并不影響GlyRα1S296A小鼠（GlyR缺陷鼠）的運動協(xié)調(diào)能力。此外，CB1/2R、GlyR的拮抗劑可緩解THC/乙醇造成的PC電生理特性的改變。進一步的電生理實驗表明4/5Cb GlyR通過突觸外機制介導PC失活。這些結(jié)果表明4/5Cb中的CB1R和GlyR對SETEM具有核心調(diào)控作用。
圖3|CB1R和GlyR拮抗劑對運動協(xié)調(diào)缺陷的治療作用
隨后，課題組采用成像流式細胞術(shù)結(jié)合高效液相色譜質(zhì)譜法發(fā)現(xiàn)乙醇提高了PC細胞膜中的THC水平；并通過活體動物成像實時監(jiān)測了小鼠體內(nèi)藥物分布，發(fā)現(xiàn)乙醇可以提高大腦中的THC水平。最后，課題組通過對THC進行化學結(jié)構(gòu)改造，開發(fā)了一種新型的小分子化合物DDT，該藥物可特異性的阻斷THC對esGlyR的增強作用，最終ji大程度的緩解了酒精和da麻素協(xié)同導致的運動毒性，值得注意的是， GlyR拮抗劑通常具有神經(jīng)毒性，可引起神經(jīng)元過度興奮和癲癇發(fā)作。CB1R拮抗劑也會引起一系列的精神副作用，如焦慮、抑郁和zisha意念。但是，課題組發(fā)現(xiàn)DDT并沒有影響小鼠在曠場測試和高架十字迷宮中的表現(xiàn)，表明DDT的作用具有針對性且不會產(chǎn)生不良反應。
圖4|乙醇提高了大腦中的THC水平
總的來說，本文揭示了酒精顯著增加了大腦si氫da麻酚水平，并通過THC-glyr相互作用導致運動協(xié)調(diào)能力下降。而DDT可特異性破壞THC-glyr相互作用，阻斷THC和乙醇聯(lián)合引起的神經(jīng)毒性，且不影響基本CB1R和GlyR的功能，不引起任何副作用。該研究為臨床治療酒精和da麻毒性提供了新方向。