药物成瘾课程学习

目录一、简介二、临床诊断及治疗三、发病机制四、动物模型第1页/共44页第一页，共45页。第2页/共44页第二页，共45页。第3页/共44页第三页，共45页。一、简介药物成瘾是一种以中枢神经系统适应性改变为基础的慢性、复发性脑疾病。1.表现为不计任何负面后果的、强制性觅药行为和对药物的持续渴求。最主要的特点复吸。第4页/共44页第四页，共45页。成瘾性药物2.（1）镇静催眠药如：苯巴比妥（3）镇痛药如：吗啡、大麻、杜冷丁等（2）抗焦虑药如：安定、利眠宁等（4）精神兴奋药如：甲基苯丙胺（冰毒）等（5）其它如：酒类和烟草等第5页/共44页第五页，共45页。1.出现耐受性2.减少或停用后出现戒断反应3.大量或长期用药史4.主观上持续需求、不能减少或控制药物的使用

5.不顾健康、本人经济状况、社会方面问题而持续用药二、临床诊断及治疗6.因使用药物面减少或放弃了社会、职业和娱乐等活动第6页/共44页第六页，共45页。1.药物疗法（1）脱毒治疗：使停止滥用药物，治疗戒断症状主要用阿片类和非阿片类的一些药物（2）脱瘾治疗：治疗患者的心理依赖，防止复吸主要用阿片类受体拮抗剂和阿片类受体激动剂二、治疗2.手术治疗第7页/共44页第七页，共45页。三、发病机制1.药物成瘾的表观遗传学机制（1）表观遗传学是一系列的生化过程，通过基因表达的改变实现，而生物体整个生命周期中没有DNA序列的改变。表观遗传学在不同组织（包括脑组织）基因表达中推动持久的改变有至关重要的作用。第8页/共44页第八页，共45页。三、发病机制1.药物成瘾的表观遗传学机制反复的药物滥用导致大脑奖赏区的改变，主要通过三种表观遗传调控：组蛋白修饰DNA的甲基化非编码RNA第9页/共44页第九页，共45页。Fig.1Genepriminganddesensitization第10页/共44页第十页，共45页。(1)组蛋白类型：H1H2AH2BH3H4修饰：其它修饰组蛋白乙酰化组蛋白磷酸化组蛋白甲基化通常通过消除组蛋白尾部赖氨酸残基的正电荷以及增加核小体之间的距离，促进染色质去凝集，增加基因活性。既可激活也可抑制基因活性，这要根据甲基化的残基而定。由ATP提供磷酸基团来对组蛋白的N端残基进行磷酸化修饰,也与染色体的抑制或激活有关。主要有泛素化、苏素化、ADP-核糖基化。其在此的作用尚不清楚。第11页/共44页第十一页，共45页。Fig.2Schemeofpost-translationalmodificationsofhistones.第12页/共44页第十二页，共45页。Fig.3Epigeneticregulationbydrugsofabuse第13页/共44页第十三页，共45页。(2)组蛋白乙酰化研究表明急性或反复的可卡因或其它兴奋剂刺激，使整个细胞水平的H3和H4乙酰化作用增加。NAc中组蛋白乙酰化改变与和兴奋剂反应相关基因的表达方式的改变有关。如：H4乙酰化在c-Fos启动子急剧增加和长期药物刺激后c-Fos表达脱敏是一致的。第14页/共44页第十四页，共45页。Fig.4Epigeneticbasisofdrugregulationofgeneexpression.第15页/共44页第十五页，共45页。长期可卡因摄入也可诱导伏隔核中sirtuins表达2种去乙酰化酶:SIRT1和SIRT2。(2)组蛋白乙酰化属于III类HDACs，催化其下游靶基因fosb、bdnf、creb的基因表达提高转录因子FosB、BDNF、CREB的表达及与相应基因启动子的结合性。引起神经元可塑性与学习记忆的增强，从而导致药物成瘾与戒毒困难。第16页/共44页第十六页，共45页。(2)组蛋白甲基化G9a和GLP：是两种催化H3K9二甲基化的HMTs，在伏隔核中长期可卡因刺激会抑制其活性。酒精和阿片类药物对G9a

的表达也有负调控作用。G9a是伏隔核中表观遗传调控的关键控制点，它作用于2个负反馈回路：抑制

FosB的诱导作用，而FosB反过来抑制G9a

的表达。长期可卡因刺激或长期HDAC抑制，G9a被诱导，GABAA受体亚基基因也被诱导，产生多个GABAA受体亚基。药物成瘾与学习记忆领域中一个持久的重要转录因子第17页/共44页第十七页，共45页。Fig.5SchemadepictingregulationofGABAAreceptorsubunitgeneexpressioninNActhroughcross-talkbetweenhistoneacetylationandrepressivemethylation.。第18页/共44页第十八页，共45页。(1)DNA甲基化由DNMTs催化，添加一个甲基到胞嘧啶的C5位置上在细胞分化、基因印记和X染色体失活中起重要作用对基因转录产生抑制作用——既可以阻碍DNA结合因子与目标序列的结合，也可以使CpG甲基结合蛋白募集转录协同因子，以使周围染色质变成失活状态。被视为一种更加稳定的表观遗传的改变。第19页/共44页第十九页，共45页。(2)DNA甲基化对成瘾的作用DNMT3的表达水平在短期和长期可卡因刺激及长期戒断期有不同的改变。局部敲除DNMT3a基因或注入DNMT抑制剂。对可卡因的行为反应如：DNMT3的过度表达增加减少此外，MeCP2基因的敲除增强了苯丙胺的奖赏。第20页/共44页第二十页，共45页。(2)DNA甲基化对成瘾的作用吗啡依赖状态下，MeCP2突变小鼠对于药物依赖的CPP表现呈低反应性。降低成年大鼠NAc区DNMT3a的活性，可增加大鼠对可卡因的行为学反应性；然而DNMT3a在NAc区过度表达却降低这些反应。。DNMT3a主要是通过对CpG岛的甲基化调节而起发挥作用，DNMT3a在戒断早期是降低的，稍后持续升高。慢性药物刺激还可导致生殖细胞上相关基因的组蛋白修饰发生改变，从而引起后代对于药物依赖的易感性出现问题。第21页/共44页第二十一页，共45页。(1)非编码RNAmiRNA：与mRNA互补，让mRNA

沉默或者降解。在细胞功能中起重要的调控作用。IncRNA：直接和转录因子及其它核蛋白相互作用调控染色质修饰复合体。第22页/共44页第二十二页，共45页。(2)非编码RNA在成瘾中的作用miR-MeCP2-BDNF信号通路成瘾模型中涉及的几个额外基因，如FosB、多巴胺转运体、谷氨酸受体亚基等，都和药物引发的特定miRNA的改变有关。慢性吗啡依赖小鼠miR-let-7的表达上调，在可卡因自身给药模型中，MeCP2通过与miR-212作用调节BDNF的表达、控制可卡因的摄人，进而影响其依赖行为。第23页/共44页第二十三页，共45页。2.药物成瘾的多巴胺机制（1）神经系统的奖赏机制和强化机制（2）多巴胺通路：内在的，必须获得的正性刺激能够促使相关行为重复发生的刺激第24页/共44页第二十四页，共45页。第25页/共44页第二十五页，共45页。脑内DA神经元主要集中：中脑的黑质致密区(SNC)中脑腹侧被盖区(VTA）下丘脑及其脑室周围脑内DA受体种类：D1受体家族：D1、D5（与激动型Gs蛋白结合，激活腺苷环化酶及cAMP）D2受体家族：D2、D3、D4（与抑制型Gs蛋白结合，激活腺苷环化酶及cAMP）第26页/共44页第二十六页，共45页。第27页/共44页第二十七页，共45页。

D1GsACcAMP

cAMP.PKA使DARPP-32磷酸化

底物(靶)蛋白磷酸化

蛋白磷酸酶Ⅰ的去

磷酸化作用产生生理效应

分子机制磷酸化的DARPP-32抑制蛋白磷酸酶Ⅰ(PP-1)的活性，可使D1激活后的生理效应更持久,标志着D1受体活动增强.第28页/共44页第二十八页，共45页。多巴胺转运体：多巴胺转运体(DAtransporter,DAT)位于DA神经元突触前膜中,重摄取DA,终止其生理效应。是成瘾药物的作用靶点之一。ⅠⅠ第29页/共44页第二十九页，共45页。（1）可卡因：

在正常生理状态下，DA和Na+与突触前膜DAT上相应的位点结合，DAT把DA由突触间隙转运到胞内储存起来。可卡因和Na+在DAT上的结合位点相同，当可卡因存在时，它与Na+竞争性结合同一位点，使得DAT无法与DA正常结合，导致DA在突触间隙累积，使神经纤维持续性兴奋，从而让使用者产生快感。

第30页/共44页第三十页，共45页。（2）苯丙胺类药物：苯丙胺类物质作为“伪”递质，通过DAT进人神经元和神经末梢。可促使突触前DA加快释放，增加突触间隙DA的浓度，使高于生理水平的DA作用于相应DA受体，产生神经适应性和成瘾依赖行为。取代细胞内和囊泡内的DA结合于单胺转运体，抑制DA的再摄取，最终导致神经元末梢DA的耗竭。第31页/共44页第三十一页，共45页。（3）鸦片类毒品：鸦片类毒品进入体内后,与位于中枢不同脑区内的抑制性GABA能神经元突触前膜上的阿片受体结合,激活阿片受体,实现对GABA能神经元的突触前抑制，当神经冲动到来时,从GABA能神经元释放的GABA减少,从而降低GABA能神经通路对奖赏环路中位于中脑腹侧被盖区的多巴胺能神经元的抑制作用。第32页/共44页第三十二页，共45页。3.药物成瘾的基因表达调控：毒品药物通过多巴胺受体影响细胞内信号转导通路，

进而影响基因的表达。（1）c-fos（2）CRE

第33页/共44页第三十三页，共45页。（1）c-fos：立即早期基因（IEG）属于癌基因，IEG能对神经递质、激素、神经冲动等外界刺激在数分钟内作出反应、进行表达,故亦称之为初级反应基因。c-fos家族、c-jun家族、c-myc家族和c-egr家族。转录因子Fos→与Jun形成异源二聚体AP1→与靶基因调控区结合。第34页/共44页第三十四页，共45页。ΔFosB属Fos家族成员，为FosB异构体。在急性毒品作用下ΔFosB的表达量暂时性升高，短时

间内下降。但由于ΔFosB在体内的高度稳定性，随着

长期、反复地使用毒品会诱发ΔFosB在伏核、尾壳核与强啡

肽的中等棘神经原的积聚。ΔFosB的诱导表达可以增强动

物的敏化性，增强对可卡因和吗啡的自主活动与奖赏效应。第35页/共44页第三十五页，共45页。谷氨酸受体：ΔFosB通过作用于启动子调节GluRII受体蛋白的生成，GIuR11受体通过兴奋性神经元作用而引起特定区域内多巴胺释放增加，参与渴求等行为的调节。强啡肽：ΔFosB可以降低强啡肽的表达。细胞周期依赖激酶5（CDK5）：可卡因可能通过ΔFosB诱导CDK5的表达，从而促进伏核内突触生长，神经元结构改变。

第36页/共44页第三十六页，共45页。（2）CREB:结合于cAMP反应元件（CRE），激活一些基因，这些基因与长期记忆的形成有关。第37页/共44页第三十七页，共45页。（1）依赖性：指随着反复地持续地施用毒品，机体的物理状态发生变化，如果一旦停止使用毒品机体将出现戒断症状。依赖性的最根本分子基础是cAMP信号通路的上调。急性鸦片刺激抑制神经原的cAMP信号通路慢性鸦片刺激导致代偿性的cAMP信号通路上调慢性鸦这种代偿性的上调作用可以对抗急性鸦片刺激的cAMP信号通路抑制作用，

一旦停止使用药物，机体的cAMP信号通路处于上调状态，发挥功效，从而导致出现一系列的戒断症状。按“正常”状态已不能实现原有的代谢平衡了，启动备用机能第38页/共44页第三十八页，共45页。（2）耐受性：反复地、持续地施用药物，机体对药物的反应性降低，从而要要使用更高的药物剂量才能达到相应的机体反应。受体的去敏化在药物耐受性中起重要作用，例如鸦片受体功能降低可能与受体的内化有关。受体内化：质膜上的受体在质膜凹陷后被包裹着进入了胞质。（受体磷酸化）G蛋白偶联效率改变是药物耐受性的另一潜在基础，偶联反应可以被受体磷酸化介导，或者被G蛋白亚基和G蛋白调控蛋白介导。第39页/共44页第三十九页，共45页。（3）敏化性：反复地、持续地施用药物，机体对药物的敏感性增