張雅靜,文 迪,楊勝昌,于 峰,馬春玲,叢 斌
(1.河北醫(yī)科大學法醫(yī)系,河北省法醫(yī)學重點實驗室,河北石家莊 050017;2.石家莊市第一醫(yī)院腫瘤內(nèi)科,河北石家莊 050011)
八肽膽囊收縮素及其受體拮抗劑對嗎啡戒斷大鼠腦內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達的影響
張雅靜1,2,文 迪1,楊勝昌1,于 峰1,馬春玲1,叢 斌1
(1.河北醫(yī)科大學法醫(yī)系,河北省法醫(yī)學重點實驗室,河北石家莊 050017;2.石家莊市第一醫(yī)院腫瘤內(nèi)科,河北石家莊 050011)
目的 觀察八肽膽囊收縮素(CCK-8)、CCK-1受體拮抗劑L-364,718及CCK-2受體拮抗劑LY-288,513對嗎啡戒斷大鼠額葉皮質、海馬、紋狀體細胞內(nèi)鈣/鈣調蛋白依賴性的蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ)表達的影響。方法 建立嗎啡依賴及納洛酮催促戒斷大鼠模型,觀察CCK-8、L-364,718及LY-288,513對嗎啡依賴大鼠戒斷癥狀的影響;采用Western blot方法檢測上述腦區(qū)CaMKⅡ蛋白表達的變化。結果①CCK-8、L-364,718及LY-288,513能明顯改善嗎啡依賴大鼠戒斷癥狀的發(fā)生;②與鹽水對照組相比,嗎啡依賴組大鼠額葉皮質、海馬、紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達明顯升高;納洛酮催促戒斷后上述腦區(qū)CaMKⅡ蛋白表達較嗎啡依賴組均明顯降低;③CCK-8、L-364,718及LY-288,513均使嗎啡戒斷大鼠額葉皮質、海馬及紋狀體內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達升高。結論 CaMKⅡ參與了嗎啡依賴及戒斷的形成,CCK-8及其受體拮抗劑抑制嗎啡依賴大鼠戒斷反應的機制可能與其對相關腦區(qū)CaMKⅡ蛋白表達的調節(jié)有關。
八肽膽囊收縮素;L-364,718;LY288,513;嗎啡依賴;嗎啡戒斷;鈣/鈣調蛋白依賴性的蛋白激酶Ⅱ
阿片類物質長期濫用引起了相關腦區(qū)神經(jīng)突觸可塑性的改變,導致阿片類成癮,一旦斷藥,將出現(xiàn)以戒斷癥狀為表現(xiàn)的生理功能紊亂,并導致患者產(chǎn)生復吸,因此尋找安全、快速、有效的脫毒方法刻不容緩。八肽膽囊收縮素(cholecystokinin,CCK-8)作為最強的內(nèi)源性抗阿片肽類物質,通過與CCK-1和CCK-2受體結合而發(fā)揮生物學效應。我室既往研究已證實,CCK-8及其受體拮抗劑可以翻轉納洛酮催促戒斷后所致相關腦區(qū)細胞內(nèi)鈣離子([Ca2+]i)和鈣調蛋白(CaM)活性的下降[1]。CaMKⅡ作為Ca2+-CaM-CaMKⅡ信號轉導通路中的下游信號分子,在調節(jié)學習記憶和突觸可塑性中發(fā)揮重要作用[2-3]。因此本實驗將重點研究CCK-8及其受體拮抗劑L-364,718及LY-288,513對嗎啡依賴大鼠戒斷反應的影響是否與調節(jié)相關腦區(qū)細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達有關,為戒毒提供新的治療策略。
1.1 藥品和試劑 鹽酸嗎啡(morphine hydrochlo-ride,Mor)為沈陽第一制藥廠產(chǎn)品;CCK-8、納洛酮(naloxone,Nal)購自美國Sigma公司,CCK-1受體拮抗劑(L-364,718)及CCK-2受體拮抗劑(LY-288,513)購自英國Tocris公司,CaMKⅡ兔抗大鼠單克隆抗體購自美國Cell Signaling公司,HRP-山羊抗兔IgG購自美國KPL公司。
1.2 動物分組及給藥方式 清潔級健康♂Wistar大鼠42只,體質量190~210 g,由河北省實驗動物中心提供。實驗前適應性飼養(yǎng)1周,室溫(22± 1)℃,濕度50%,自然晝夜循環(huán)非直接光照條件生活,通風良好,自由攝食、飲水。適應性飼養(yǎng)1周后,參照文獻[4]建立大鼠慢性嗎啡依賴及納洛酮急性催促戒斷模型:以遞增法連續(xù)皮下注射嗎啡(10、20、30、40、50 mg·kg-1)5 d,每天2次,間隔12 h (8:00、20:00),記錄每日大鼠體重變化。d 6,8:00皮下注射嗎啡50 mg·kg-1,2 h后腹腔注射鹽酸納洛酮(5 mg·kg-1)進行催促戒斷,記錄戒斷后15 min大鼠跳躍次數(shù)及1 h后體重變化。然后用改良Gellert-Holtzman法[5]評價模型建立是否成功,剔除未成模動物。具體分組如下,①鹽水對照組(Con-trol):背部皮下注射同等劑量的生理鹽水;②嗎啡依賴組(Mor):按照上述方案進行嗎啡皮下注射;③戒斷組(Nal):按照上述方案進行嗎啡皮下注射,2 h后進行納洛酮催促戒斷;④~⑥:慢性藥物干預組(CCK-8、L-364,718、LY-288,513):每次給予嗎啡前30min腹腔內(nèi)分別注射CCK-8(50 μg·kg-1)、L-364,718(1 mg·kg-1)、LY-288,513(1 mg·kg-1),余同③;⑦溶劑對照組(Vehice):每次給予嗎啡前30 min,注射同等體積的溶劑(DMSO∶1,3-丙二醇=1∶4,1 mL·kg-1),余同③。
1.3 大鼠腦組織的急性分離 實驗結束后大鼠行斷頭術,取腦放入定位模具內(nèi),參照大鼠腦立體定位圖譜(Paxinos and Watson,1998),冰浴下分離額葉皮質、海馬和紋狀體,立即置液氮內(nèi)保存,后移入-70℃的冰箱內(nèi)。
1.4 Western blot法檢測CaMKⅡ蛋白的表達臨用前稱重腦組織,參照文獻提取組織蛋白加入預冷的含PMSF的總蛋白提取液(20 mmol·L-1Tris-HCL pH 7.4,0.5%NP-40,0.5%脫氧膽酸鈉,50 mmol·L-1NaF,5 mmol·L-1EDTA,1 mmol·L-1PMSF,5 mg·L-1亮肽酶,5 mg·L-1抑肽酶,1 mmol ·L-1DTT,1 mmol·L-1Na3VO4),冰浴上勻漿,勻漿液置于1.5 mL EP管中,冰上裂解1 h,每隔10 min在漩渦震蕩器上混勻一次,4℃14 000×g離心10 min,取上清,用考馬斯亮蘭法定量蛋白濃度。取各組蛋白70 μg,與等體積的上樣緩沖液混合后,煮沸5 min,使蛋白充分變性,將樣品在4%及10%的SDS-聚丙烯凝膠中進行電泳2 h后,轉印至硝酸纖維膜上。用含5%人脫脂奶粉的TBST室溫封閉1 h后,加入相應一抗,4℃過夜。TBST充分漂洗3次后加入HPR標記的山羊抗兔IgG二抗,室溫作用2 h,TBST充分漂洗3次,ECL法顯色1~3 min,暗盒曝光1 min,顯影,定影。
1.5 統(tǒng)計學處理 顯影后將條帶掃描至計算機中,用Image J圖像分析系統(tǒng)進行光密度掃描,以各組目的蛋白條帶光密度值對內(nèi)參蛋白光密度值計算相對比值,以Control組該比值為100%,其余各組與之相比,再次計算比值為統(tǒng)計值(±s),各組均數(shù)的比較行單因素方差分析(ANOVA),用最小顯著差法(LSD)作兩兩比較。
2.1 嗎啡催促戒斷模型的成功建立 嗎啡依賴大鼠在給予納洛酮催促戒斷后,出現(xiàn)了體重下降、跳躍、濕狗樣抖動、腹瀉、流淚、齒顫、流涎等戒斷癥狀。CCK-8、L-364,718及LY-288,513明顯抑制了催促戒斷大鼠的體重下降及Gellert-Holtzman評分(Tab 1)。
2.2 CCK-8及其受體拮抗劑對額葉皮質細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達的影響 慢性嗎啡處理后,大鼠額葉皮質細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與對照組比較明顯升高(P<0.01);納洛酮催促戒斷后,額葉皮質細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與嗎啡依賴組比較明顯降低(P<0.01);CCK-8及其受體拮抗劑預處理后使嗎啡戒斷大鼠額葉皮質細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與戒斷組相比明顯升高(P<0.01);溶劑對照組額葉皮質細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與戒斷組相比差異無顯著性(P>0.05)。見Fig 1。
Tab 1 Effects of CCK-8 and its receptor antagonist on body weight loss and Gellert-Holtzman scores of morphine withdrawal rats(±s,n=6)
Tab 1 Effects of CCK-8 and its receptor antagonist on body weight loss and Gellert-Holtzman scores of morphine withdrawal rats(±s,n=6)
▲▲P<0.01 vs Mor group;*P<0.05,**P<0.01 vs Nal group
Croup Weight loss/g Gellert-Holtzman score Control 0.97±0.26 3.33±1.53 Morphine 2.14±1.03 5.32±2.08 Naloxne 11.49±3.89▲▲ 46.29±4.04▲▲CCK-8 6.21±1.82* 26.00±2.65**L-364,718 6.50±3.70* 26.30±4.04**LY-288,513 7.86±3.34** 18.60±2.52**Vehicle 10.12±3.11 42.67±1.53
Fig 1 Effects of CCK-8 and its receptor antagonist on expression of CaMKⅡin prefrontal cortex(PFC)of morphine withdrawal rats by Western blot
2.3 CCK-8及其受體拮抗劑對海馬細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達的影響 慢性嗎啡處理后,大鼠海馬細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與對照組比較明顯升高(P <0.01);納洛酮催促戒斷后,海馬細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與嗎啡依賴組比較明顯降低(P<0.01);CCK-8及其受體拮抗劑預處理使嗎啡戒斷大鼠海馬細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白較戒斷組明顯升高(P<0.01),溶劑對照組海馬細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與戒斷組相比差異無顯著性(P>0.05)。見Fig 2。
Fig 2 Effects of CCK-8 and its receptor antagonist on expression of CaMKⅡin hippocampus(Hip)of morphine withdrawal rats by Western blot
Tab 2 Effect of CCK-8 and its receptor antagonist on expression of CaMKⅡin prefrontal cortex(PFC),hippocampus(Hip)and cauduate putamen(CPu)of morphine withdrawal rats(±s,n=6)
Tab 2 Effect of CCK-8 and its receptor antagonist on expression of CaMKⅡin prefrontal cortex(PFC),hippocampus(Hip)and cauduate putamen(CPu)of morphine withdrawal rats(±s,n=6)
△△P<0.01 vs control group;##P<0.01 vs Mor group;**P<0.01 vs Nal group.
Group Prefrontal cortex Hippocampus Cauduat e putamen Control 1±0 1±0 1±0 Morphine 1.475±0.109△△1.943±0.071△△1.303±0.167△△Naloxne 1.005±0.011##1.276±0.147##1.008±0.176##CCK-8 1.306±0.069**2.029±0.182**1.358±0.012**L-364,718 1.297±0.021**2.278±0.136**1.368±0.098**LY-288,513 1.194±0.171**2.345±0.057**1.223±0.146**Vehicle 0.874±0.082 1.329±0.158 1.058±0.050
2.4 CCK-8及其受體拮抗劑對紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達的影響 慢性嗎啡處理后,大鼠紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與對照組比較明顯升高(P<0.01);納洛酮催促戒斷后,紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與嗎啡依賴組比較明顯降低(P<0.01);CCK-8及其受體拮抗劑預處理使嗎啡戒斷大鼠紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白較戒斷組明顯升高(P<0.01),溶劑對照組紋狀體內(nèi)細胞CaMKⅡ蛋白表達與戒斷組相比差異無顯著性(P> 0.05)。見Tab 2、Fig 3。
Fig 3 Effects of CCK-8 and its receptor antagonist on expression of CaMKⅡin cauduate putamen(Cpu)of morphine withdrawal rats by Western blot
CaMKⅡ廣泛分布于全身,腦內(nèi)含量尤為豐富,作為一種多功能絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶,在神經(jīng)遞質的合成、受體的調節(jié)、長時程增強及基因表達等多方面均起到重要作用[6]。慢性嗎啡處理的小鼠脊背神經(jīng)元CaMKⅡ的mRNA及蛋白表達均明顯上調[7]。郭慶民等[8]研究發(fā)現(xiàn),DPDPE長時程作用NG108-15細胞后胞質CaMKⅡ活性明顯升高,其作用可被CaMKⅡ特異性抑制劑KN-62所拮抗。向海馬微注射CaMKⅡ抑制劑能夠抑制嗎啡耐受和鎮(zhèn)痛及納洛酮所引起的促戒斷癥狀[9]。本研究發(fā)現(xiàn),嗎啡依賴大鼠額葉皮質、海馬和紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達較對照組明顯增強,而納洛酮促戒斷則使CaMKⅡ蛋白表達明顯下降,提示CaMKⅡ參與了阿片類藥物的成癮。其機制可能是阿片類物質通過上調細胞內(nèi)Ca2+通道的數(shù)目及增強突觸的Ca2+攝取能力,導致細胞內(nèi)Ca2+的增多,增多的Ca2+與CaM相結合,藉此激活CaMKⅡ。溶劑組大鼠皮質、海馬及紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達同戒斷組相比無明顯變化,這表明溶劑對細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白的表達無影響,進一步說明拮抗劑組細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達的變化與溶劑無關。
阿片類成癮是一種慢性、復發(fā)性腦病,涉及復雜的神經(jīng)機制。目前常用的治療方法為替代治療和對癥治療。所謂的替代治療是以另一種阿片類似物進行替代來緩解成癮者的戒斷癥狀,但隨著替代藥物的應用,會引起成癮的再次發(fā)生,因此并非真正意義上的治療;而對癥治療是應用非阿片類物質來進行治療,避免了二次成癮的可能,為目前較為理想的治療方法。CCK-8作為迄今體內(nèi)最強的“抗阿片肽”[10],在疼痛的調節(jié)、學習記憶的形成、負面情緒的管理等多方面起著重要的作用[11]。內(nèi)源性CCK-8的釋放參與了阿片類成癮的形成,應用CCK-8受體拮抗劑能減輕嗎啡戒斷癥狀[10],對藥物依賴的治療具有重要價值[12]。本室前期研究也證實,CCK-8受體拮抗劑可減輕納洛酮引起的急性催促戒斷癥狀[13]。外源性CCK-8作為一種強效CCK受體激動劑,其相關研究并未得到與CCK受體拮抗劑完全相反的結論。外源性給予CCK-8同樣可減輕戒斷癥狀[14],抑制嗎啡精神依賴及復吸過程[15],其機制可能與外源性CCK-8的劑量濃度、應用方式及應用時間有關,具體機制有待進一步研究。本實驗中我們也觀察到CCK-8、L-364,718、LY-288,513干預后翻轉了納洛酮戒斷引起的額葉皮質、海馬及紋狀體細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達的下降,且與前期研究中CaM變化趨勢一致。由此可見,相關腦區(qū)細胞內(nèi)CaMKⅡ蛋白表達與嗎啡成癮、戒斷密切相關,而CCK-8及其受體拮抗劑可通過影響CaMKⅡ蛋白的表達及其相關信號轉導通路拮抗納洛酮引起的急性戒斷癥狀的發(fā)生,為將來戒毒治療提供新的策略。
(致謝:本實驗在河北醫(yī)科大學法醫(yī)系所屬實驗室完成。參與人員:張雅靜、文迪、楊勝昌、于峰、馬春玲、叢斌。在此對所有給予本實驗支持和幫助的老師及同學表示衷心感謝。)
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Effects of CCK-8 and its receptor antagonists on CaMKⅡexpression of morphine withdrawal rats
ZHANG Ya-jing1,2,WEN Di1,YANG Sheng-chang1,Ma Chun-ling1,CONG Bin1
(1.Dept of Forensic Medicine,Hebei Medical University,Hebei Key Lab of Forensic Medicine,Shijiazhuang 050017,China;2.Dept of Medical Oncology,the First Hospital of Shijiazhuang,Shijiazhuang 050011,China)
Aim To observe the effects of CCK-8 and its receptor antagonists(L-364,718;LY288,513)on CaMKⅡexpression in prefrontal cortex(PFC),hippo-campus(Hip)and cauduate putamen(CPu)of mor-phine withdrawal rats.Methods A physical morphine-dependent model in rats was established by subcutane-ous injection of morphine in gradually increasing doses for 5 consecutive days.The expression of CaMKⅡin prefrontal cortex,hippocampus and striatum of rats was assayed by Western blot.Results ①CCK-8 and its receptor antagonists could relieve the morphine with-drawal symptoms of the rats.②Compared with control group morphine dependence increased CaMKⅡexpres- sion in prefrontal cortex,hippocampus and striatum.Following naloxone precipitation,CaMKⅡexpression significantly decreased.③CCK-8 and its receptor an-tagonists pre-treatment significantly increased CaMKⅡexpression in prefrontal cortex(PFC),hippocampus and striatum of morphine withdrawal rats.Conclusion The inhibitory effect of CCK-8 and its receptor an-tagonists on withdrawal syndrome of morphine-depend-ent rats may be related to the increase of CaMKⅡex-pression in specific brain regions.
cholecystokinin;L-364,718;LY 288,513;morphine dependence;morphine withdrawal;CaMKⅡ
時間:2016-2-26 10:20 網(wǎng)絡出版地址:http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1086.R.20160226.1020.014.html
10.3969/j.issn.1001-1978.2016.03.007
A
1001-1978(2016)03-0327-05
R-332;R322.81;R341;R345.57;R347.923;R392.11;R749.61;R971.2
2015-11-24,修回時間:2015-12-26
國家自然科學基金資助項目(No 81273337,30672355);河北省應用基礎研究重點研究項目(No 10966911D)
張雅靜(1982-),女,碩士,主治醫(yī)師,研究方向:物質成癮,E-mail:zyjjkw@126.com;馬春玲(1964-),女,教授,博士生導師,研究方向:法醫(yī)毒理學,通訊作者,E-mail:chunlingma@126.com;叢 斌(1957-),男,博士,中國工程院院士,博士生導師,研究方向:法醫(yī)物證學、法醫(yī)毒理學,通訊作者,E-mail:hbyd-congbin@126.com