神经可塑性相关基因的RNA编辑在药物成瘾消退后复发性觅药行为中的作用

Common behavioral characteristics in drug addiction include compulsive drug urges and vulnerability to relapse to drug taking. When addictive drug use is stopped and the acute withdrawal symptoms have passed, drug craving and relapse to drug seeking can still be readily triggered by conditioned cues, exposure to environmental stressors, or by a small dose of drug. Although plenty of studies have demonstrated the enduring impairment in neural physiology played a critical role in relapse to drug seeking, the molecular substrates of those neural disturbances are still unclear. It is well known that some genes involved in synaptic transmission and neural plasticity have functional RNA editing sites. We propose that the alteration on RNA editing of neural plasticity-related genes induced by drug addiction may underlie the molecular mechanism of the relapse to drug seeking. To verify this central hypothesis, we will employ “cocaine self-administration + long-term extinction” as a model of drug addiction. The sequences of the RNA editing site of neural plasticity-related genes in cortical-limbic pathway will be compared between cocaine-addicted and saline-yoked rats. Then we will investigate the functional adaptation of those genes with alternated RNA editing, and its consequential impacts on the physiological characteristic of neurons and neural plasticity. Finally, we will try to prevent the relapse to cocaine seeking via rescuing the defects of RNA editing caused by cocaine addiction, and restoring the maladapted synaptic strength and neural plasticity within cortical-limbic pathway. Our study will link to an innovative pharmacotherapeutic theory to prevent relapse based on the discovery on malfunction of RNA editing in animal model of drug addiction.

药物成瘾行为在消退后，觅药行为仍然极易被条件性线索、应激事件或药物等因素所诱发。已有研究显示成瘾药物滥用导致的神经生理功能长期损伤在复吸中起了重要作用，然而其分子生物学机制尚不明了。由于与突触传递、神经可塑性等神经生理功能相关的某些关键基因的转录文本（即核糖核酸; RNA）存在着功能性的RNA编辑位点，申请人推测在药物成瘾过程中可能发生特定基因的RNA编辑异常，而这可能构成了复吸的分子机制。在本项目中，申请人课题组以大鼠可卡因自身给药+消退为模型，首先检测皮质边缘系统的神经可塑性相关基因的RNA编辑状况。其后我们将验证可卡因成瘾造成的RNA编辑异常与其基因功能改变的关联性，及由此导致的相应脑区神经元生理特性及神经可塑性的改变。最终，我们拟纠正异常的RNA编辑状态，恢复特定环路的神经生理功能，预防药物成瘾消退后觅药行为的复发。本项目将为开发更加有效的预防药物复吸的药理学治疗靶点提供理论依据。

研究背景：.药物成瘾的行为学特征与中枢神经系统病理生理学改变、尤其是以中枢神经系统谷氨酸传递紊乱为特征的突触可塑性受损密切相关。然而，成瘾药物造成的持续性突触可塑性受损的分子生物学机制目前尚不完全清楚。.主要研究内容：.（1）药物成瘾强迫觅药模型的建立，筛选出具有强迫觅药特征的动物。（2）检测成瘾动物的相关脑区RNA编辑酶ADAR2的表达水平，证实可卡因成瘾造成皮质边缘环路Cav1.3的RNA编辑比例的长期改变。（3）利用可卡因大鼠成瘾动物，研究内源性大麻素（eCB）在伏隔核（NAc）谷氨酸稳态失衡中的作用。.重要结果：.（1）剂量递增法自身给药训练和长时程自身给药训练均可增加大鼠的觅药动机，通过足底电击可以成功筛选出具有强迫觅药行为的大鼠。（2）在前额叶皮质(mPFc)及伏隔核(NAc)中，Cav1.3的钙调蛋白结合域存在2个编辑部位。实验 首次发现了这两个脑区中Cav1.3的两个RNA编辑位点的差异性存在。在mPFc中Ca v1.3的RNA编辑比例少于NAc。并发现可卡因成瘾大鼠mPFc背侧的Cav1.3的编辑比例有减少趋势。选择性 Cav1.3 激动剂 Bay K8644 抑制条件行线索诱导的觅药行为 的复发。（3）内源性大麻素花生四烯酸乙醇胺（anandamide，AEA），可通过突触前辣椒素受体（TRPV1）和星形胶质细胞大麻素1型受体（CB1R）引起谷氨酸释放。慢性methAEA注入NAc后，可观察到mGluR2 / 3功能的恢复和mGluR5介导的星形胶质细胞谷氨酸释放；同时，可卡因引发或线索诱导的复吸受到抑制。.关键数据：.（1）剂量递增法自身给药训练和长时程自身给药训练均可强化大鼠的觅药动机，筛选出药物成瘾动物。但我们所开发的方法可（即前者）可减少50%的训练时间，提高实验效率剂量。（2）首次发现Cav1.3的RNA编辑位点存在脑区特异性差异，而且这种差异受可卡因成瘾行为的影响。纠正受损 Cav1.3 功能可能是抑制复吸的新的药理学靶点（3）首次发现AEA及TRPV1对谷氨酸释放的协同调节机制。AEA对星形胶质细胞谷氨酸释放的促进作用，是恢复药物成瘾动物谷氨酸稳态失衡的关键途径。.科学意义：.阐明药物成瘾导致中枢神经系统突触可塑性受损的分子机制，为药物成瘾的治疗策略提供新的药理学靶点。