基于腺苷受体的苦茶中嘌呤生物碱Theacrine促睡眠作用的机制研究

Our previous studies proved tha Theacrine,a special purine alkaloid with similar chemical structure to caffeine,which is abundantly present in Camellia assamica var. kucha has a distinct hypnotic property. In this study,the research firstly confirms dose and time effects of theacrine on sleep-wake of mice by electroencephalogram analysis.Secondly, radioligand receptor binding assays and molecular flexible docking experiment are used to explain the correlation theacrine with A1, A2A adenosine receptors.Thirdly,the relativities hypnotic property of Theacrine with A1，A2A adenosine receptors are elucidated by gene knockout mice experiment and receptor selective agonists/antagonist experiment.In addition,other experiments including effects theacrine on adenosine level,expression of adenosine receptor activation and VLPO/TMN area in brain are further carried out illuminating the core question.The results provide scientific evidences for the central sleep-wake adjustment rule of purine alkaloids and its structure-activity relativity from the adenosine receptors'point of view.

失眠已成为严重影响人类身心健康的主要问题，阐明睡眠的发生机制及寻找有效的治疗药物是当前神经科学领域的研究热点之一。我们前期研究发现，我国特有野生变种茶-苦茶中富含的一种与咖啡因结构非常相似却具有促睡眠作用的嘌呤生物碱Theacrine。本课题拟围绕该类化合物的作用靶点腺苷A1、A2A受体，通过脑电分析确证Theacrine对睡眠-觉醒影响的量效、时效关系；采用放射性配体受体竞争结合等实验研究其与腺苷A1、A2A受体的相互作用；利用基因敲除小鼠及受体选择性激动剂和拮抗剂探讨腺苷A1、A2A受体与Theacrine促睡眠作用的相关性；并通过考察Theacrine对脑内腺苷水平和对腺苷受体表达活化以及对VLPO、TMN脑区的影响等，综合阐明Theacrine促睡眠作用机制及其与腺苷A1、A2A受体的相关性，为寻找高效、低副作用的治疗失眠的药物提供科学依据。

本研究首先采用翻正反射试验和大脑脑电分析作为观察指标，分别考察theacrine对阈上剂量戊巴比妥钠诱导的小鼠睡眠时间、阈下剂量戊巴比妥钠诱导小鼠入睡率和睡眠时相的作用。结果显示theacrine 在3.0 mg/kg 的剂量下，不仅可以延长阈上剂量戊巴比妥钠诱导的小鼠睡眠时间，而且还可以提高阈下剂量戊巴比妥钠诱导的小鼠入睡率。脑电分析结果表明，theacrine可以增加大鼠睡眠时间，并通过增加非快眼动睡眠（NREMs）时期来调节大鼠睡眠，但theacrine对快眼动睡眠（REMs）时间没有显著的影响。Theacrine镇静催眠作用的作用机制研究结果表明，咖啡因、对氯苯丙氨酸（PCPA）与左旋多巴（L-DOPA）可明显减少阈上戊巴比妥钠诱导的小鼠睡眠时间，而theacrine可逆转咖啡因、PCPA作用，但对L–DOPA并没有显著的逆转作用。Theacrine镇静催眠作用对腺苷受体的影响实验结果表明，theacrine具有显著拮抗选择性A1受体拮抗剂DPCPX的作用，并对选择性A1受体激动剂CCPA有一定的协同作用，同时theacrine还可显著拮抗选择性A2A受体拮抗剂SCH 58261的觉醒作用，并对选择性A2A受体激动剂CGS 21680也有一定的协同作用。HPLC-UV检测theacrine对大鼠丘脑、前额皮质和海马核团内腺苷与腺苷脱氨酶活性的影响结果显示，theacrine可增加大鼠海马核团内腺苷含量，但对各脑区核团内腺苷脱氨酶活性并没有显著抑制作用。综上，theacrine发挥镇静催眠的药理活性主要与调节腺苷及5-HT神经系统相关。