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首都师范大学硕十毕业论文 g p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 中文摘要 药物成瘾是一种慢性复发性脑疾病，有着复杂的神经生物学机制。近年研究发 现，谷氨酸类神经递质与药物成瘾关系密切。m p e p 是一种新型高效非竞争性代谢 型谷氨酸受体( m g l u r 5 ) 拮抗剂。本研究通过条件性位置偏爱模型和行为敏感化模 型分别考察了m p e p 对吗啡奖赏效应和精神活动效应的影响，并通过m o r r i s 模型检 测了m p e p 对吗啡诱导小鼠的空间学习记忆能力的影响。结果发现，1 0m g k 9 1 m p e p 本身不具有奖赏效应，而且不会影响活动性能。该剂量m p e p 能够部分抑制 吗啡诱导c p p 的发展，但无法抑制其表达。同时，该剂量m p e p 不能抑制吗啡诱导 行为敏感化的发展。1 0m g k g 。1 m p e p 对空间学习记忆没有明显的损害作用，但能 促进吗啡对学习记忆的损害效应。研究结果表明，调节吗啡奖赏效应和精神活动效 应的神经系统可能存在差异。本研究提示通过阻断m g l u r 5 受体，可以降低吗啡的 奖赏效应，从而为吗啡成瘾的治疗提供了又一条可供选择的途径。 关键词吗啡。m p e p ，条件性位置偏爱，行为敏感化 分类号b 8 4 5 首都师范大学硕十毕业论文 l i p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 e f f e c to fm p e po nt h er e w r a d i n gp r o p e r t ya n dl o c o m o t o ra c t i v i t y i n d u c e db ym o r p h i n ei nm i c e a b s t r a c t d r u ga d d i c t i o ni so n e k i n do f c h r o n i cr e l a p s en a t u r eb r a i nd i s e a s e ，h a sc o m p l i c a t e dn e u r o b i o l o g y m e c h a n i s m r e c e n tr e s e a r c hd e m o n s t r a t e sg l u t a m a t ep l a y sa l li m p o r t a n tr o l ei np r o c e s s e s u n d e r l y i n ga d d i c t i o n m p e p ( 2 - m e t h y l - 6 一 p h e n y l e t h y n y l - p y r i d i n e ) i st h a to n ek i n do fn e w m o d e l ，p o t e n t , s e l e c t i v ea n ds y s t e m i c a l l ya c t i v em c t a b o t r o p i cg l u t a m a t er e c e p t o r ( m o l u r ) t y p e i ( s u b t y p em g l u r 5 ) a n t a g o n i s t i nt h ep r e s e n ts t u d y , w ee x a m i n e dt h ee f f e c to fm p e po n c o n d i t i o n e dm o r p h i n er e w a r da n dt h ea b i l i t ys t u d y i n gm e m o r yi nm i c e o u rr e s u l t ss u g g e s t e d t h a tm p e pa tl o m g k g n e i t h e rp r o d u c ep l a c ep r e f e r e n c eo ra v e r s i o n , n o ra f f e c t e dl o c o m o t o r a c t i v i t yo fm i c e m i e pa tl o m g k g 1p a r ti n h i b i t st h ed e v e l o p m e n tb u tn o tt h ee x p r e s s i o no f m o r p h i n ei n d u c e dc p em e a n w h i l e ，m p e p ( 1 0 m g k 岔1 ) d o e sn o ta f f e c tt h em o r p h i n ei n d u c e d b e h a v i o r a ls e n s i t i z a t i o n f u r t h e r m o r e , m p e pc o u l dp o t e n t i a t et h ei m p a l r e m e n te f f e c to f m o r p h i n eo nt h es p a c el e a r n i n ga n dm e m o r y a tt h i sd o s e t h i si m p l i c a t e st h a tt h em e c h a n i s mo f c p p m a y b ed i f f e r e n tf r o mt h a to f b e h a v i o r a ls e n s i t i z a t i o n , a n dm g l u r 5 - b l o c k a d ea sap o t e n f i a l t r e a t m e n tf o rm o r p h i n ea d d i c t i o nb yr e d u c i n gt h em w a r d i n ge f f e c t so fe n v i r o n m e n t a ls t i m u l i ， t h e r e b yp r e v e n t i n gr e l a p s e k e yw o r d ：m o r p h i n e ，m p e p ，c o n d i t i o n e dp l a c ep r e f e r e n c e ，b e h a v i o r a ls e n s i t i z a t i o n 1 v 首都师范大学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取 得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰 写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。 本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。 学位论文作者签名： 五隹 日期：2 呻m 4 - 月f 日 首都师范大学位论文授权使用声明 本人完全了解首都师范大学有关保留、使用学位论文的规定，学校有权保留学位论文 并向国家主管部门或其指定机构送交论文的电子版和纸质版。有权将学位论文用于非赢利 目的的少量复制并允许论文进入学校图书馆被查阅。有权将学位论文的内容编入有关数据 库进行检索。有权将学位论文的标题和摘要汇编出版。保密的学位论文在解密后适用本规 定。 学位论文作者签名 妨隹 日期：2 研年宰月，姆 首都师范大学硕士毕业论文h p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 1 i引言 第一章文献综述 当今世界，毒品问题已对人类的生存和发展构成重大威胁。联合国毒品控制和 犯罪问题办公室2 0 0 6 年度世界毒品报告显示，全球目前约有2 亿人在使用毒品【1 1 。 在我国毒品危害以海洛因等阿片类物质为主。根据我国政府2 0 0 6 年底公布的数字， 仅登记在册的海洛因滥用人数就达7 0 万，占吸毒人员总数的7 8 3 ，并且仍呈现 快速增长的趋势。更为触目惊心的是，吸毒人群中6 9 3 是3 5 岁以下的青少年 吸毒不仅耗资巨大，而且引起社会劳动力减少、家破人亡、犯罪增加。在我国不同 地区2 0 5 0 的刑事犯罪为吸毒者所为。在公共卫生方面则常引起肝炎、结核、艾滋 病等多种传染病传播。在我国h i v 阳性者中有7 0 以上是由于注射毒品感染的【舶。 吸毒问题已经成为各国政府下大力解决、而又无法从根本上解决的一大难题。 随着对成瘾行为生物基础认识的逐渐深入，药物成瘾相关的渴求和复吸行为等 心理依赖问题受到了越来越多的重视。在成瘾药物作用下，神经系统发生长时程适 应性改变，这种长时程的神经适应性改变成为以强迫性觅药和复吸为核心特征的依 赖行为的物质基础。特别是异常学习记忆的快速形成、长久保持和高度唤醒与成瘾 行为的发生与发展有着重要关系。 1 2 成瘾药物的奖赏效应和条件性位置偏爱模型 1 2 1药物的强化效应与脑内奖赏系统 药物的强化效应是指药物或其它刺激能引起动物强制性行为。能引起欣快或精 神愉快舒适的感受，引起人或动物主动的觅药( 或寻求刺激) 行为的强化效应称正 性强化效应，又称奖赏效应，是引起药物精神依赖性的主要原因。脑内产生奖赏效 应的神经结构称为脑内奖赏系统( b r a i nr e w a r d i n gs y s t e m ) ，主要出内源性阿片系 统和中枢多巴胺( d o p a m i n e ，d a ) 系统两部分组成，主要涉及弓状核、杏仁核 ( a m y g d a l a ，a m y ) 、蓝斑( 1 0 c u sc o e r u l e u s ，l c ) 、中脑导水管周围灰质、腹侧被 盖区( v e n t r a l t e g m e n t a la r e a ，v t a ) 、伏隔核( n u c l e u sa c c u m b e n s ，n a c ) 等脑区， 其外延包括海马、额叶皮层等与情绪、学习、记忆密切相关的结构。内源性阿片系 统对维持奖赏状态或活力补偿特性( c o n s u m m a t o r yp r o p e r t i e s ) 及抑制的生理反应( 如 首都师范大学硕士毕业论文m p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 安静、镇痛、抑制自主神经活动等) 是至关重要的。中脑边缘多巴胺系统( m e s o l i m b i c d o p a m i n es y s t e m ，m l d s ) 是阿片类药物的最后共同通路，细胞外多巴胺浓度增高及 其相应神经传导通路的变化被公认为是阿片类药物奖赏效应的主要神经生物学基 础。它包括v t a 区和n a e 区，其中v t a 是该系统的胞体所在区，其投射纤维在 n a e 和前额皮层有密集分布。n a e 不仅是中脑d a 神经元投射的重要核团，还汇 集多脑区( 前额叶皮质、海马、杏仁核等) 由谷氨酸能受体介导的传入神经末梢， 使有关学习记忆、情感等输入信息在此过滤和整合，并与基底神经节构成反馈环路， 参与精神运动反应的调节。脑内奖赏效应研究表明，激活v t a 区多巴胺( d a ) 神 经元，增加d a 释放或阻断d a 摄入神经元而增加n a e 壳细胞外d a 浓度均可产 生奖赏效应【3 1 ，但具体调节机制尚不确定。近期研究发现，长期给药使v t a 内多巴 胺能神经元及其在n a e 内的药物靶细胞在分子水平和细胞水平均发生了适应性改 变。从而导致行为致敏、耐受以及与药物成瘾有关的厌恶。值得注意的是。损毁n a e 区的d a 系统并不能消除大鼠的海洛因自我给药行为，提示阿片类药物可以不通过 中脑d a 能通路直接产生奖赏效应，即存在着“非d a 能奖赏机制”。 图i - i 成瘾的主要神经环路。摘自e r i cj n e s t l e r t r e n d si np h a r m a c o l o g i c a l s c i e n c e s ，v 0 1 2 5 ，n 0 4 ，a p r i l2 0 0 4 k o o b 等认为药物作用于机体产生奖赏效应，机体为了抵消这种效应引起的神经 生物学改变而发生代偿性适应，这样在长期用药后机体形成代偿性适应的恶性循 环，这种奖赏机制的失调及随后的稳态异常导致成瘾形成 4 1 。r o b i n s o n 等则强调药 物的动机值“w a n t i n g ”与欣快效应“l i k i n g ”之间不一致使得与奖赏机制相关的脑系统 产生超敏，这种超敏独立于戒断综合征而存在，引起对药物的病理性渴求，从而产 生强迫性觅药行为。此外，成瘾导致的前皮层功能缺陷产生的认知障碍促进了这种 首都师范大学硕士毕业论文g p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 强迫性觅药行为5 1 。总之，成瘾药物奖赏或欣快效应不仅是导致滥用的始动因素。 也是造成复发的主要原因和药物滥用治疗的难点。 1 2 2条件性位置偏爱模型( c o n d i t i o n e dp l a c ep r e f e r e n c e ，c p p ) 条件性位置实验是由k a t z 和g o r m e n z a n o 于1 9 7 9 年建立并逐步完善的一种非 操作式行为药理学实验方法【6 】。根据受试者对能够引起行为效应的刺激表现出接近 或远离的反应而将其分为奖赏性刺激和惩罚性刺激。如果把奖赏刺激与某种特定环 境( 非奖赏中性刺激) 反复联系之后，后者便可获得奖赏性质，即这一特定环境可以 诱发与非条件性奖赏联系在一起的那种非条件性行为反应，这也就是经典的巴甫洛 夫条件性反应 在过去的二十余年，条件性位置研究被广泛用于研究阿片类成瘾药物的犒赏与 厌恶效应。目前常用于药物成瘾的条件性位最研究包括条件性位置偏爱( c p p ) 和 条件性位置厌恶( c o n d i t i o n e dp l a c ea v e r s i o n ，c p a ) 与同时作为精神依赖性实验 模型的自我给药( s e l f a d m i n i s t r a t i o n ，s a ) 、药物辨别实验等操作式强化模型( o p e r a n t r e i n f o r c e m e n tp a r a d i g m ，o r p ) 相比，条件性位置研究具有独特的优点：设备简单， 实验周期短，动物不受操作式运动方式的影响，能测出药物的犒赏或厌恶效应，也 不因受试药是否妨碍运动机能而影响实验结果，无药状态的测验能排除药物对测验 成绩的干扰等。对成瘾背景下的c p p 、c p a 的深入研究，特别是实验方法和影响因 素的研究，将对我们深入了解成瘾的机制有重要意义。 c p p 实验的核心在于明确动物对药物注射匹配环境的偏爱由药物的奖赏效应引 发，但在进行条件化训练前，动物对一侧环境可能已有非条件性偏爱。因此，在正 式训练i i i f 进行测查非条件性偏爱的前测( p r e t e s t ) 并根据前测的结果设计合理的实验 方案被认为能有效控制非条件性偏爱的干扰。前测的基线值是客观解释实验结果的 依据，还可筛除非条件化偏爱明显的动物：在3 0 r a i n 前测中，两侧停留时间差异大 于5m i n 的动物被筛除或者1 5m i n 的前测中任何一侧箱体停留超过5 6 0 s ，可被淘汰 d o l 。前测曾被认为会引发潜在性抑制，阻碍随后的条件刺激非条件刺激联结学习， 但实验发现，经过了5 9 次前测后，动物并未有潜在抑制发生【8 】。值得注意的是，前 测并不能完全排除动物的原本偏爱对实验结果的影响，动物的偏爱可能需要在反复 与环境接触后才逐渐显露出来。因此，寻找适当的前测次数，使非条件性偏爱表现 出来又不会导致潜在性抑制的出现，是一个迫切需要解决的问题。 其次，前测后的实验设计也会影响c p p 的结果，有实验发现只有偏倚实验设计 才能建立大鼠对尼古丁的c p p 反应f 9 】。多种设计各有利弊，需要根据前测和实验目 的灵活使用。平衡化设计指药物可与任何一侧环境匹配，要求前测没有表现非条件 1 首都师范大学硕士毕业论文m p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 性偏爱，这种前测结果较为少见。多数情况下，实验设计需要决定哪一侧环境是给 药环境：选择前测中的偏爱侧为给药环境会混淆条件性与非条件性偏爱，并且天花 板效应可能会削弱c p p 效应，不利于实验模型的建立；另一种方法偏倚设计是将药 物与前测中的非偏爱侧环境相匹配，以动物对该侧环境厌恶的减弱衡量药物奖赏效 应的强弱。偏倚设计的不足之处还在于可能产生假阳性结果，药物的抗焦虑成分会 减弱对原本非偏爱的厌恶，而不是药物的奖赏的作用引发了动物的偏爱，此外，厌 恶的减弱与奖赏性刺激引发的偏爱是否具有相同的神经机制也没有一致意见。综合 来看，更合理的实验安排是抗衡设计一半数动物在前测中的偏爱侧环境接受药物注 射，另一半动物在前测中的非偏爱侧环境接受药物注射【i 们。 同样，c p p 行为指标也有多种计量方法。单纯的组间设计忽略了不同处理组间 的内在差异，将c p p 定义为实验组动物在给药侧与对照组在对应环境中停留时间的 差异；如果选用组内设计，可以不进行前测，直接把条件化训练后动物在测验时盐 水侧环境与药物侧环境停留时间差异作为指标，但忽略了动物非条件性偏爱对实验 结果所造成的影响。相比之下，较为科学的方法是不同实验处理作为组间变量，训 练前测试与训练后测试作为组内变量，采用混合设计，对实验数据进行重复测量的 多因素方差分析。 1 3 成瘾药物的行为敏感化及其神经解剖学基础 1 3 i 行为敏感化( b e h a v i o r a ls e n s i t i z a t i o n ) 反复注射精神兴奋剂如可卡因( c o c a i n e ，c o c ) 、安非他明( a m p h e t a m i n e ， a m p h ) ，会引起部分由药物导致的行为的逐渐增加，这不是由运动中枢直接激发的 简单运动，而是由精神或心理因素诱发，对环境刺激进行感知运动整合后产生的。 被称为精神运动( p s y c h o m o t o r ) l 。中枢神经抑制剂如吗啡( m o r p h i d e ，m o r ) 等，也具 精神运动的兴奋效应，但其药效的发挥是双阶段的( b i p h a s i c ) ：在低剂量时刺激精 神运动；而在高剂量，当药物尚未被完全吸收时，也表现出刺激效应，完全吸收后则 抑制精神运动【1 2 , 1 3 。所谓行为敏感化( b e h a v i o r a ls e n s i t iz a t i o n ) 即反复注射成 瘾药物导致的精神运动逐渐增加。精神运动的具体表现视不同环境和动物种属而有 所不同i l ”，如成瘾研究中常用的大鼠，表现为在相对狭窄封闭的环境内水平和竖直 运动量的增加，或者反复小幅度刻板运动( 如咀嚼、摇头等) 的增多，在实验中常 以自发活动( 1 0 c o m o t o ra c t i v i t y ，l a ) 模型或旋转行为( r o t a t i o n a lb e h a v i o r ) 模型来测量 1 4 ，”l 。研究显示反复使用成瘾药物会导致v t a 至n a c ，和黑质网状部 首都师范大学硕+ 毕业论文 l l p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 ( s u b s t a n t i an i g r ap a r sr e t i c u l a t a ，s n r ) 到尾壳核( c a u d a t ep u t m e n ，c p u ) 的m l d s 过度活跃，使其发生长期适应性改变，这又称为神经敏化( n e u r a ls e n s i t i z a t i o n ) ， 表现在行为上即随着给药次数增加，在相同的药物剂量下，动物的精神运动逐渐增 加。药物的这种敏感化作用涉及了药物成瘾的发展和维持，以及戒断后的复吸和渴 求状态，已经在行为药理学和神经药理学领域受到广泛关注。 根据人类行为敏感化的形成过程，通常将动物行为敏感化模型分为三个阶段： 即形成期( d e v e l o p m e n t ) ，转换期( t r a n s f e r ) 以及表w ( e x p r e s s i o n ) 1 6 。”。以吗啡行为 敏感化动物模型的建立为例，与之相对应的三个阶段是：( 1 ) 慢性吗啡处理( 形成期) 。 给小鼠或大鼠腹腔注射吗啡，每天1 次，连续5 7 d ：( 2 ) 药物撤退期( 转换期) 。停 药时间4 8 小时1 个月停药期间，可以促使动物对药物( 如吗啡) 的高活动性 ( h y p e r a c t i v i t y ) 转化为行为敏感化；( 3 ) 激发( c h a l l e n g et e s t ) 实验( 表达期) 。给予相应 的或相关的药物，或一定强度的应激刺激可以激发动物敏感化的行为表现( 如自发性 活动明显增加) 。行为敏感化的短时程表达( s h o r tt e r me x p r e s s i o n ) 需戒断2 3 d ， 而长时程表达( 1 0 n gt e r me x p r e s s i o n ) 则至少需要戒断一周时间。 许多研究表明行为敏感化会使动物对成瘾药物的渴求( w a n t i n g ) 增强【1 8 , 1 9 ，例 如，在c p p 模型中，能导致大鼠出现行为敏感化的前处理，会使大鼠更快建立起药 物及其匹配条件线索间的联系，在更低药物剂量和更短训练时程内，更易形成c p p 效应【2 0 1 。又如行为敏感化会促进大鼠在s a 模型中的学习，提高其对药物的敏感性 1 9 1 。由此推测行为敏感化使药物、用药行为及其匹配线索的“诱因”凸显( i n c e n t i v e s a l l e n t ) ，使动物趋向这些刺激的动机增强i ”l 。因此可以把行为敏感化看作成瘾 的一种决定性特征，它作为一种重要的动物模型，既可单独使用，也可与c p p 、s a 、 水迷宫等模型联合运用，以考察用药行为( d r u g - t a k i n g ) 、强迫性觅药行为 ( d r u g s e e k i n g ) 和复吸( r e l a p s e ) 的产生及其性质，对其神经机制的研究也有助于 我们对成瘾生物学基础的理解。 1 3 2行为敏感化的神经解剖学基础 m l d s 是公认的与行为敏感化有关的重要脑区。该系统胞体位于v t a ，属于 a 1 0 群胞体，神经纤维上行路经内侧i j f 脑束，投射至n a c 、终纹床核、隔核、嗅结 节( o l f a c t o r yt u b e r c l e ，o t ) 、杏仁核( a m y ) 和前额叶皮层( p r e f r o n t a lc o r t e x ，p f c ) 等区域。 研究表明，v t a 对行为敏感化的诱导起关键作用。外周重复给予成瘾药物会导 致v t a 内多巴胺和谷氨酸释放水平升高，v t a 内注射苯丙胺、可卡因或吗啡均能 诱导出动物的行为敏感化反应。重复电刺激v t a 区可诱导动物对苯丙胺的敏感化 5 首都师范大学硕十毕业论文m p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 反应【2 0 1 。v t a 内给予纳曲酮，可抑制全身给予吗啡诱导的行为敏感化 2 1 】。但是电 损毁v t a 并不能抑制全身给予吗啡所形成的吗啡敏感化【2 2 1 ，阻断v t a 内的d i 受 体可以抑制v t a 核团给药诱导的吗啡敏感化，却不能抑制全身给药诱导的吗啡敏 感化【2 3 l 。这表明吗啡敏感化形成主要与v t a 有关，但当采用外周给药方式时，v t a 以外的脑区可能也参与介导了吗啡敏感化的形成。 n a c 是与行为敏感化表达关系最为密切的脑区【24 1 。重复给予成瘾药物会导致 n a c 区胞外多巴胺水平的持续升高，n a c 内注射可卡因或苯丙胺会诱导先前外周重 复给药动物的行为敏感化表达。许多研究发现，敏感化动物n a c 区域的突触前和突 触后的神经可塑性都发生了适应性改变。其中突触前改变的例子是对n a c 的体外和 体内研究表明，成瘾药物能够增加n a c 区域的多巴胺释放。突触后改变的例子则包 括n a c 内多巴胺d 。样受体敏感化的升高和谷氨酸敏感化的降低。短期戒断后，吗 啡敏感化动物再次接触到吗啡时，n a c 内的多巴胺水平即可显著增加。吗啡敏感化 的长期表达与n a c 内多巴胺能神经元末梢突触前膜超敏有关【2 5 1 。d 2 自身受体的低 敏性有助于吗啡敏感化的长期表达。 除v t a 和n a c 外，近年的研究还开始关注参与执行功能的p f c 。由p f c 和 a m y 发出的离皮质谷氨酸投射( c o r t i c o f u g a lg l u t a m a t ep r o j e c t i o n s ) 支配着一系列皮 层下结构，其中包括v t a 和n a c 。内侧前额叶皮层( m e d i a lp r e f r o n t a lc o r t e x ，m p f c ) 的g l u 传出神经元末梢与v t a 区d a 神经元投射末梢支配n a c 同一突触后神经元， 且突触位置紧邻，提示m p f c n a c 的谷氨酸能纤维对n a c 区d a 神经末梢的调控 作用 2 2 1 。谷氨酸传递参与药物滥用可能就是通过对中脑皮质和中脑杏仁核 ( m e s o a m y g d a l o i d ) 的多巴胺投射产生作用。研究发现，损毁大鼠m p f c 与中脑d a 系统间的谷氨酸传导通路可以阻断可卡因的敏感化效应【2 3 1 。重复电刺激m p f c 则会 导致动物对可卡因的敏感化反应【2 4 1 。t z s c h e n t k e 等人的研究还发现，损毁p f c 会阻 断吗啡敏感化的诱导，但同时也会影响到动物对急性吗啡注射的运动激活反应【z ”。 除m p f c 和杏仁核外，其它的有谷氨酸能纤维投射至n a c 或v t a 的脑结构还有海 马、丘脑室旁核等，它们可能也参与调节环境信号和药物自身强化作用引起的敏感 化f 2 6 1 。图2 显示了p f c 、v t a 、n a c 和杏仁核内多巴胺能和谷氨酸能的交互作用， 大量研究结果表明，这一回路与行为敏感化的发展和表达密切相关。 首都师范大学硕士毕业论文i l p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 田2 多巴胺能谷氨酸能和g a b a 能通路参与行为敏感化诱导和表达的通路b l a ( b a s o l a t e r a la m y g d a l e ) ： 基底外翻杏仁援：n a c ( c o r ao ft h ef i u c | e u sa c c u m b e n s ) ：伏隔拔援郭；n a s ( s h e 1o ft h er l d c | e u $ a c c u m b e n s ) ：伏 隔核壳部：p f c d ( d o r s a lp r e f r o n t a lc o r t e x ) ：背侧前额叶皮层；p f c v ( v e n t r a lp r e f r o n t a lc o r t e x ) ：腹侧前额叶皮层； v t a ( v e n t r a lt e g m e n t a la r e s ) 腹侧被盖区 1 4学习记忆在药物成瘾中的作用以及m o r r i s 水迷宫的应用 1 4 1学习记忆在药物成瘕中的作用 学习记忆是脑的高级神经生理活动。学习是指接受外界环境信息而影响自身行 为的过程，记忆则是指获得的信息或经验在脑内储存、加工和提取的过程。学习记 忆既是认知活动中的重要方面，也是智力结构中的重要要素。近年来，随着学习记 忆本质内容研究的不断深入，特别是“层次性多重记忆系统”理论的建立【27 1 ，彻底 地改变了学习记忆的研究进程和研究方向，也使得过去对记忆的分类有了更深刻的 内涵。 多种学习记忆系统已被证明在成瘾行为的形成中发挥着重要的作用。脑内与学 习和记忆相关的重要结构和核团( 如p f c ，海马、a m y 等) ，依靠与中脑d a 系统 紧密的纤维联系共同参与药物精神依赖的形成。其中d a 和g l u 能两条神经环路相 对独立，又存在大量直接事问接的突触联系，在成瘾行为形成的长时程适应过程中 互相调节。 学习和已忆在药物成瘾中的作用是不可分割的。成瘾记忆( m e m o r yo f a d d i c t i o n ) 是一种畸形记忆，会引起药物成瘾性慢性脑病，此概念最早于1 9 7 2 年由m e l l o 提出。 可将其定义为用药后患者对药物、用药环境、体验等产生的与成瘾有特殊联系的永 久或半永久记忆。它包括两层意思：( 1 ) 与药物的失控无关的记忆；( 2 ) 对成瘾 药物的特异记忆【2 8 1 。临床上的耐受和身体依赖不属于该范畴。成瘾大鼠模型研究表 明，用药后首先形成“药效记忆”，然后若继续用药则形成“药物使用记忆”，最 7 ， 首都师范大学硕士毕业论文m p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 终形成“成瘾记忆”。其中前二者是可控的，而成瘾记忆一旦形成，患者将失去对 药物的控制。当药物戒除后，成瘾记忆仍处于潜伏状态，会出现急性戒断或稽延性 戒断症状。当重新暴露于药物或其相关环境后，成瘾记忆被唤起，药理学上表现为 神经回路及细胞的信号转导状态改变，这可能是快速导致复吸的直接原因。 成瘾行为中的关联性学习与复吸密切相关，而与陈述性和空间性学习密切相关 的海马在复吸中也扮演着重要角色。动物实验表明，单纯用0 波电刺激含谷氨酸能 纤维的海马腹侧下脚，就可引起可卡因复吸。其中电刺激诱发的长时间伏隔核多巴 胺释放是觅药行为产生的必要条件。而伏隔核n a c 多巴胺释放增加又离不开腹侧被 盖区v t a 谷氨酸的传递。高频0 波直接电刺激复吸模型动物的内侧前脑束，也可 诱发觅药行为。另外，慢性阿片处理能减弱海马c a l 突触的长时程增强，改变海马 的突触可塑性。抑制海马钙钙调蛋白激酶i i 可减轻大鼠的吗啡依赖。由此可见， 海马不仅在通常记忆，而且在成瘾记忆方而也发挥着重要作用。这提示了陈述性记 忆和空间性学习也可能不同程度地参与复吸。美国药物滥用研究所a l a nl e s h n e r 认 为，药物依赖形成的关键因素有二：一个是神经回路发生被动的适应性变化：另一 个是发生在海马的记忆痕迹构建( 1 a y i n gd o w no f m e m o r y t r a c e ) 【2 9 1 。我们认为，这 两种因素同时并存，前者是后者的基础和条件，后者很可能是成瘾的根本原因所在。 1 4 2m o r r i s 水迷宫在学习记忆研究中的应用 m o r r i s 水迷宫是英国心理学家m o r r i s 于2 0 世纪8 0 年代初设计并应用于学习 记忆脑机制研究的【3 们。它包括一个盛有水的圆形水池、隐藏在水面下的平台以及一 套图象自动采集和处理系统( 摄像机、录像机，显示器和分析软件等) 。此后，该迷 宫系统被广泛运用在神经生物学领域的基础和应用研究中，实验动物主要是大鼠。 较为经典的m o r r i s 水迷宫测试程序主要包括定位航行试验和空间探索试验两个部 分。其中定位航行试验( p l a c en a v i g a t i o n ) 历时数天，每天将大鼠面向池壁分别从4 个入水点放入水中若干次，记录其寻找到隐藏在水面下平台的时间( 逃避潜伏期， e s c a p e l a t e n c y ) 。空间探索试验( s p a t i a lp r o b e ) 是在定位航行试验后去除平台，然后任 选一个入水点将大鼠放入水池中，记录其在一定时间内的游泳轨迹，考察大鼠对原 平台的记忆。实验可供分析的参数较多，包括逃避潜伏期、各象限游泳距离、原平 台象限游泳距离与总距离之比、原平台象限游泳时间与总时间之比、平台偏离角、 4 0c m 穿环时间、跨平台次数以及中、外环游泳距离百分比等。 经典的m o r r i s 水迷宫所检测的是大鼠在多次的训练中，学会寻找固定位置的隐 蔽平台，形成稳定的空间位罱认知，这种空间认知是加工空闻信息( 外部线索) 形成 的。平台的位冠与大鼠自身所处的位置和状态无关，是一种以异我为参照点的参考 8 首都师范大学硕士毕业论文肝e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 认知( a l l o c e n t r i cc o g n i t i o n ) ，所形成的记忆是一种空间参考记忆( r e f e r e n c em e m o r y ) 。 从信息的加工和提取方式来看，这种空间参考记忆进入意识系统，其储存的机制主 要涉及边缘系统( 如海马) 以及大脑皮层有关脑区，常伴有h e b b 突触修饰，应该 属于陈述性记忆( d e c l a r a t i v em e m o l y ) i j ”。 目前，m o r r i s 水迷宫主要应用在学习记忆的神经生物学机制探讨和神经药理( 包 括中药药理) 的研究。与过去的水迷宫及跳台、避暗等检测工具相比，其主要的优点 包括：能提供较多的实验参数，系统全面地考察实验动物空间认知加工的过程，客 观地反映其认知水平；将实验动物的学习记忆障碍和感觉、运动缺陷等分离开来， 减少它们对学习记忆过程检测的干扰；操作简便，数据误差较小。不足之处是实验 程序的设计需要考虑的因素较多，需要实验者具备一定的神经生物学、认知心理学 和数理统计方面的知识；其次，统计分析较为复杂。 1 5代谢型谷氮酸受体在药物成瘾中的作用 1 5 1代谢型谷氨酸受体的分类 在哺乳动物的中枢神经系统中，谷氨酸是主要的兴奋性神经递质，通过离子型 谷氨酸受体( i o n o t r o p i eg l u t a m a t er e c e p t ，i g l u r ) 和代谢型谷氨酸受体( m e t a b o t r o p i c g l u t a m a t er e c e p t ，m g l u r ) 进行调节。i o l u r 是谷氨酸门控离子通道，当受体激活时 可穿越神经元细胞膜增加阳离子流量( 主要是n a + 和k + 离子以及较少的c a ”离子) ， 从而增加细胞兴奋性【32 1 。根据其最初激动剂的不同，i o l u r 可分为n 一甲基一d 一天冬氨 酸( n m e t h y l d a s p a r t a t e , n m d a ) 受体、a 氨基3 羟基5 甲基4 异唑丙酸( q - a m i n o 3 h y d r o x y 5 m e t h y l 4 一i s o x a z o l ep r o p i o n a t e ，a m p a ) 受体和红藻氨酸( k a i n i c a c i d ，k a ) 受体。m g l u r 属于g 蛋白耦联受体超家族中的第3 家族成员，根据序列同 源性、药理学特性和细胞内信号转导路径的不同分为3 组共8 个亚型：m g l u ri 包 括m g l u r l 和m g l u r 5 ；m g l u ri i 包括m g l u r 2 和m g l u r 3 ；m g l u r i i i 包括m g l u r 4 、 m g l u r 6 、m g l u r 7 和m g l u r 8 3 3 45 1 。m g l u r s 中的i i 、i 组主要位于突触前，发挥对 谷氨酸释放的负反馈调节，抑制了兴奋性突触的传递。而m g l u ri 组则主要分布于 突触后，发挥对谷氨酸释放的正反馈调节，促进了兴奋性突触的传递。 首都师范大学硕士毕业论文m p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 1 5 2m g l u r 参与调节药物精神依赖作用的实验研究 第一、药物诱导的颅内自我电刺激实验研究( i c s s ) 1 9 5 0 年代早期，o l d s 等发现，电刺激大鼠脑内伏隔核可强化其压杆行为，称为 颅内自我电刺激( i n t r a e r a n i a le l e c t r i c a ls e l f - s t i m u l a t i o n ，i c s s ) 【3 ”。通过进一步观 察推断，i c s s 可能直接激活脑内奖赏环路，而支持自我刺激行为的最小电流，被称 为i c s s 阈限，提供了大脑奖赏功能的准确测量。由此提出，脑内存在奖赏中心， 刺激该中心，可使机体产生愉快的感受。随后将能引起动物i c s s 的脑区定义为奖 赏中心，并证实其中有很多脑区与自然奖赏有关。吗啡、海洛因、可卡因、苯丙胺 等多种依赖性药物都能加强i c s s 效应，或使产生该效应的电阂刺激降低，表明依 赖性药物通过作用于脑奖赏系统而产生奖赏效应。 t a b e r 和f i b i g e r 首先发现m g l u r 可能在调节i c s s 行为中起作用1 3 7 1 。在他们的 研究中，在大鼠n a e 中给予低剂量( 1 0 0 肛m ) 的广谱m g l u r 激动剂a c p d 后，会 降低n a e 中多巴胺的释放基线，而一个较高剂量的a c p d ( 1 m m ) 却会增加n a e 中多巴胺释放水平。随后，实验者给予p f c 或v t a 这两个已知支持自我刺激行为 的脑区电刺激后，只要更低剂量a c p d 就可阻碍n a c 中多巴胺的释放。这些数据表 明不同的m o l u r 亚型可能对a c p d 的敏感性存在差异，可能以相反的方式调节大 脑奖赏功能。与此观点一致的是，有研究发现m g l u r i i 组激动剂l y 3 1 4 5 8 2 可以提 高i c s s 阈限。这表明m g l u r i i 组负性调节大脑奖赏功能。而选择性m g l u r 5 拮抗 剂m p e p ( 2 - m e t h y l 2 一 p h e n y l e t h y n y i 】p y r i d i n e ) 也提高了i c s s 阈限，这表明这种 组i 型m g l u r 亚基是正向调节大脑奖赏功能的【3 “3 9 】。 以上结果表明滥用药物可能是部分地通过增加谷氨酸介导的神经递质促进大 脑奖赏功能的，既可以通过减少抑制性m g l u r 2 3 突触前后的活性，也可以通过增 加突触后m g l u r 5 的活性来实现。然而要注意的是，m g l u r 2 3 激动剂l y 3 1 4 5 8 2 单 独使用升高了i c s s 阈限，却不会阻碍急性处理尼古丁的阈限下降【4 。类似地， m g l u r 5 拮抗剂m p e p ，也可以升高i c s s 阈限，却无法阻碍尼古丁或可卡因的闽限 下降。这些观察提示尽管m g l u r 2 3 和m g l u r 5 在调节大脑奖赏功能基线时都起到 重要作用，但是尼古丁和可卡因降低i c s s 阈限的机制却是独立于这些受体的。不 过，重要的是l y 3 1 4 5 8 2 和m p e p 都向上移动了i c s s 闽限的基线，因此尼古丁处理 后低于基线就不再是一个纯粹的阈限降低。另外，m g l u r l 拮抗剂b a y 3 6 7 6 2 0 联合 急性给予一种非竞争性的n m d a 受体拮抗剂m k 8 0 1 后阻碍了i c s s 阈限下降，而 b a y 3 6 7 6 2 0 并未影响i c s s 阈限的基线 4 l l 。那么，有可能是m g l u r 2 3 和m g l u r 5 调节基本的大脑奖赏功能，而m g l u r l 选择性地调节药物诱导的大脑奖赏功能的增 加。 “ 首都师范大学硕士毕业论文 m p e p 对吗啡诱导小鼠的奖赏效应和行为敏感化的影响 第二、药物自我给予实验研究( s a ) 静脉内药物自我给予范式提供了一个人类药物摄取的可靠模型。大量证据已表 明谷氨酸神经递质i g l u r 在调节药物自我给予行为中起重要作用【4 2 l ，而现在越来越 关注m g l u r 特别是m g l u r 5 在调节药物摄取中的作用。c h i a m u l e r a 等人对编码 m g l u r 5 基因缺失小鼠的研究发现，这种小鼠无法获得可卡因自我给予行为然而， 在这些同样的小鼠中，在一个类似的强化程序下却对食物的反应未受影响，证明对 于可卡因反应的减少不是学习或运动过程缺损的副作用。在此研究中，给予m g l u r 5 拮抗剂m p e p 也可减少野生小鼠的可卡因自我给予行为 4 3 1 。近来，还有研究证明 m p e p 也降低了大鼠可卡因自我给予，大鼠和小鼠的尼古丁自我给予，以及小鼠的 酒精自我给予总的来说，这些观察表明m g l u r 5 在调节大多数主要滥用药物的自 我给予中起到了至关重要的作用。 除了m g l u r 5 外，m g l u r 2 3 在调节药物自我给予中的作用也得到了检验。初步 数据表明m g l u r l i 组激动剂l y 3 7 9 2 6 8 减少了通过暴露于可卡因相联系的刺激所诱 导的可卡因寻求行为的复发【3 外。越来越多的证据表明谷氨酸神经递质的改变可能驱 使药物寻求行为的复发。那么，对于熄灭期药物摄取行为复发的治疗，m g l u r 2 3 激动剂可能代表了一种新颖的治疗方式。 第三、药物诱导的条件性位置偏爱实验研究( c p p ) b e s p a l o v 等人发现i g l u r 的药理阻遏，如给予n m d a 受体拮抗剂m k 8 0 1 、p c p 可以减少可卡因等滥用药物c p p 的获得和表达【4 4 1 ，这表明成瘾性药物诱导谷氨酸神 经递质的增加在