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小腦浦肯野細(xì)胞da麻素受體CB1R和甘氨酸受體協(xié)同導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失調(diào)
閱讀:1201 發(fā)布時(shí)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(yùn)動(dòng)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(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的運(yùn)動(dòng)障礙,然而造成這種運(yùn)動(dòng)障礙背后的核心機(jī)制目前仍不清楚。
在此背景下,2022年9月15日,中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)、合肥綜合性國(guó)家科學(xué)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(xì)胞da麻素受體CB1R和甘氨酸受體協(xié)同導(dǎo)致運(yùn)動(dòng)失調(diào)。
首先,課題組通過加速旋轉(zhuǎn)測(cè)試證明酒精和da麻素共同導(dǎo)致小鼠運(yùn)動(dòng)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(yáng)性細(xì)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(huì)導(dǎo)致小鼠運(yùn)動(dòng)失調(diào),而光激活該區(qū)域則顯著緩解其運(yùn)動(dòng)失調(diào)。即小腦4/5Cb介導(dǎo)THC和乙醇對(duì)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)的影響(SETEM)。
圖1|加速旋轉(zhuǎn)測(cè)試和c-fos染色結(jié)果
由于PC(浦肯野細(xì)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(shí)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(dòng)作電位閾值,降低了PC的興奮性。
圖2|電生理實(shí)驗(yàn)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(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)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(jìn)一步的電生理實(shí)驗(yàn)表明4/5Cb GlyR通過突觸外機(jī)制介導(dǎo)PC失活。這些結(jié)果表明4/5Cb中的CB1R和GlyR對(duì)SETEM具有核心調(diào)控作用。
圖3|CB1R和GlyR拮抗劑對(duì)運(yùn)動(dòng)協(xié)調(diào)缺陷的治療作用
隨后,課題組采用成像流式細(xì)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(xì)胞膜中的THC水平;并通過活體動(dòng)物成像實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(duì)THC進(jìn)行化學(xué)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(duì)esGlyR的增強(qiáng)作用,最終ji大程度的緩解了酒精和da麻素協(xié)同導(dǎo)致的運(yùn)動(dòng)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(huì)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(chǎng)測(cè)試和高架十字迷宮中的表現(xiàn),表明DDT的作用具有針對(duì)性且不會(huì)產(chǎn)生不良反應(yīng)。
圖4|乙醇提高了大腦中的THC水平
總的來(lái)說(shuō),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(dǎo)致運(yùn)動(dòng)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。