Rac1介导AMPA受体转运对可卡因成瘾伏核区沉默突触形成的调控

基本信息
批准号:81601654
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:18.00
负责人:李娟
学科分类:
依托单位:南方医科大学
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:张磊,黄璐,柳昱彤,凃耿红,应莉,祝梦娟
关键词:
可卡因AMPA受体转运Rac1突触可塑性沉默突触
结项摘要

Neural plasticity is a landmark event for cocaine addiction, and synaptic remodeling is the structural basis of cocaine-induced neural pathways plasticity of the limbic system in the brain. Recent studies have shown that silent synapses in the nucleus accumbens (NAc) are involved in regulating cocaine addiction, and the silent synapses contributes to cocaine-induced locomotor sensitization. Our previous studies have shown that, Rac1 mediates cocaine-induced increasing thin spine density and synapse number in striatum, and thin spine mainly constitute the postsynaptic structure of silent synapses, which suggested that Rac1 may be involved in cocaine-induced silent synapse formation. In the present study, we will use rat self-administration model of cocaine, intraperitoneal cocaine injection, or cellular addiction model, take viral vector-mediated genetic manipulations to specific interfere the Rac1 activity in NAc, then use the electrophysiology, immunofluorescence, and electron microscope techniques to detect the influence of Rac1 activity on the formation, structure and function of silent synapses in NAc, and detect the distribution and function of AMPA receptors during the formation of silent synapse mediated by Rac1 activity, furthermore, verify the relationship between silent synapse and addictive behavior, and investigate the downstream molecular mechanism. The present research will further clarify function of Rac1 in cocaine-induced neural plasticity, and provides a theoretical foundation for the use of Rac1 as a molecular switch to control silent synapses formation in the treatment of cocaine addiction.

神经可塑性变化是可卡因成瘾的标志性事件,突触重塑是可卡因诱导中脑边缘系统神经通路发生重塑的结构基础。研究显示,可卡因可诱导伏核(nucleus accumbens,NAc)区沉默突触形成,其介导了机体运动敏化行为。我们前期研究显示,Rac1介导可卡因诱导的纹状体细长型棘突(thin spine)和突触数量的增多,而thin spine主要参与构成沉默突触,提示Rac1可能参与介导可卡因诱导的沉默突触形成。本研究拟采用大鼠自身给药可卡因成瘾模型和细胞成瘾模型,利用基因手段干扰NAc区Rac1活性,采用电生理、免疫荧光、电镜技术检测Rac1对NAc区沉默突触的形成、AMPA受体分布及功能的调控,验证Rac1介导的沉默突触形成对成瘾行为的调控,并探究下游信号机制。旨在进一步深入阐明Rac1对可卡因成瘾神经可塑性的调控作用,为运用 Rac1作为分子开关控制沉默突触形成治疗可卡因成瘾提供理论基础。

项目摘要

神经可塑性变化是可卡因成瘾的标志性事件,突触重塑是可卡因诱导中脑边缘系统神经通路发生重塑的结构基础。研究显示,可卡因可诱导伏核(nucleus accumbens,NAc)区AMPA受体转运,介导了相关行为学改变。ABCC1 (ATP-binding cassettes C1)在神经元中表达,但其功能并不清晰。在此,我们探讨了ABCC1和Rac1-GTPase在可卡因诱导的AMPA受体转运中的调控作用及其相关性。我们发现,可卡因可调节纹状体和原代前皮质神经元中ABCC1的表达水平,进而调控Rac1-GTPase的活性和F-actin的多聚化。进一步我们利用慢病毒和抑制剂等手段对ABCC1和Rac1信号通路分子进行干扰,同时利用免疫荧光检测AMPA受体亚基GluA1和GluA2的胞膜上的数量变化,发现ABCC1通过调控Rac1/PAK/LIMK来调控F-actin的多聚化,进而调控AMPA受体转运的。与此同时,海马区是记忆处理的关键脑区,近来越来越多的证据表明,海马与成瘾相关的记忆具有重要的关联。同时可卡因调控的多巴胺受体相关功能事件是可卡因成瘾的重要调控机制。我们前期研究证实多巴胺D1受体通过调控Rac1和RhoA的活性来调控可卡因诱导的神经元结构重塑和行为学变化,但是其同一家族的Cdc42的研究还相对缺乏。本研究中我们采用基因敲除小鼠、病毒干扰等手段证实,可卡因成瘾过程中,多巴胺D2受体参与调控海马区Cdc42的活性,并且Cdc42通过其下游的两个分支WASP和PAK来调控可卡因相关的海马CA1神经元结构重塑、DG区新生神经元数量和相关的成瘾行为的变化。本研究为可卡因成瘾相关治疗提供了新的靶标。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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