随着现代工作和生活的节奏加快,人们的竞争压力越来越大,精神疾病患病率持续上升,对社会和家庭造成了沉重的经济和社会负担。人们一直在寻找安全有效的药物来治疗精神性疾病。左旋四氢帕马汀(l-tetrahydropalmatine,l-THP)是从中药延胡索中提取的四氢原小檗碱类化合物(Tetrahydroprotoberberines,THPBs),40多年来在我国一直用于镇痛及焦虑性失眠的治疗。因此本课题组以THPB为母核,合成先导化合物左旋金黄紫堇碱(l-scoulerine,l-SLR)和左旋四氢小檗红碱(l-tetrahydroberberrubine,l-THBr),对其抗甲基苯丙胺(methamphetamine,METH)成瘾作用和抗焦虑作用进行评价,并进一步探索其作用机制,为开发安全有效的抗精神疾病药物提供实验依据。在研究精神疾病的发病机制中,少突胶质细胞引起了我们的关注。少突胶质细胞(oligodendrocyte,OL)的主要功能是包绕神经纤维的轴突形成髓鞘,参与轴突快速电传导等。近年来的研究发现精神分裂症病人存在少突胶质细胞发育异常、分化障碍等病理表现。基因芯片分析发现精神分裂症患者的多个脑区OL分化末期髓鞘相关基因表达降低。我们推测少突胶质细胞细胞周期调控异常可能是导致精神分裂症病人少突胶质细胞分化异常的重要因素。我们拟通过建立少突胶质细胞损伤的精神分裂症模型,明确其细胞周期及周期调控因子的变化;研究抗精神分裂症药物对细胞周期的影响,探索少突胶质细胞细胞周期调控在精神分裂症发病机制与治疗中的作用,研究结果对揭示精神分裂症的发病机制与治疗具有极为重要的意义。实验分为以下两个部分:第一部分:THPBs的药效学研究本部分旨在评价THPBs化合物的药效学作用,采用动物行为学实验和体外受体结合实验探讨化合物l-SLR对METH诱发斑马鱼和小鼠异常行为的药效学作用及化合物l-THBr的抗焦虑作用和作用机制。一、l-SLR对甲基苯丙胺诱发斑马鱼和小鼠异常行为的药效学研究实验采用两种模型动物,分别评价l-SLR对METH诱发的斑马鱼焦虑样行为和小鼠成瘾行为的影响。斑马鱼实验采用新奇箱实验和镜像实验,小鼠实验包括自发活动、条件性位置偏爱和行为敏化实验。主要结果如下:1.METH诱发了斑马鱼的焦虑样行为。新奇箱实验中,METH显著减少了斑马鱼在上部区域的停留时间和上下穿梭次数;在镜像实验中,METH引起斑马鱼中央区停留时间增加,以及镜像区的快速运动的距离增加。这些焦虑样行为可被l-SLR改善。2.METH慢性给药诱发了小鼠行为敏化和条件性位置偏爱,尽管l-SLR单次给药时不能降低METH诱发的小鼠高活动性,但能抑制METH慢性给药时行为敏化的形成;l-SLR也能减少条件性位置偏爱实验(conditioned place preference,CPP)中小鼠在伴药箱的停留时间,抑制条件性位置偏爱的表达。二、l-THBr的抗焦虑作用及机制研究实验分为两个部分,一是通过小鼠焦虑模型高架十字迷宫实验和明暗箱实验评价l-THBr的药理学效应。二是采用放射性配体结合实验,c AMP检测以及[35S]GTPγS实验,探讨l-THBr的受体药理作用靶标,确定l-THBr与作用靶标受体的内在活性。主要结果如下:1.在小鼠高架十字迷宫实验和明暗箱实验中,l-THBr显示了一定的抗焦虑作用。l-THBr显著提高了小鼠进入开臂次数的百分比和小鼠在开臂停留时间的百分比,也增加了小鼠在明暗箱的穿梭次数。在高架十字迷宫实验中,l-THBr的抗焦虑作用可被选择性5-HT1A受体拮抗剂WAY100635所拮抗,这一结果提示l-THBr的抗焦虑作用可能是通过5-HT系统发挥。2.放射性配体结合实验发现,l-THBr主要作用于多巴胺和5-羟色胺受体,与GABA受体无亲和力。c AMP检测以及[35S]GTPγS实验证明l-THBr是D1、D2的拮抗剂,5-HT1A的激动剂。第二部分:调控少突胶质细胞细胞周期在精神分裂症发病机制与治疗中的作用研究本部分实验旨在研究调控少突胶质细胞周期在精神分裂症发病机制与治疗中的作用。实验主要分为三个部分。首先建立少突胶质细胞损伤的精神分裂症模型―cuprizone(CPZ)模型,通过基因芯片技术和免疫荧光实验检测CPZ引起的细胞周期的改变,包括细胞周期相关基因的改变和细胞退出指数的变化。然后采用免疫组化实验和行为学实验,检测CDK抑制剂Flavopiridol(FLA)对CPZ模型的干预效应。最后利用少突胶质细胞原代培养和动物模型,通过流式细胞周期分析、免疫荧光和RT-PCR技术检测抗精神分裂症药物喹硫平对细胞周期的影响及可能的作用机制。主要结果如下:1.基因芯片结果显示CPZ模型小鼠前额叶皮质区(prefrontal cortex,PFC)16个细胞周期相关基因出现上调,1个基因出现下调。上调基因主要为细胞正性调控基因,其次为与细胞阻滞和凋亡有关的细胞周期检查点相关基因,而维持基因的稳定性的Mre11a出现了下调。免疫组化结果发现室下区(SVZ)神经前体细胞细胞周期退出指数下降。2.CDK抑制剂FLA能有效减轻CPZ引起的成熟少突胶质细胞的丢失、髓鞘脱失,以及NG2细胞、星形胶质细胞和小胶质细胞增殖的病理学改变。FLA还改善了模型动物的空间记忆障碍,其治疗作用可能与其抑制细胞周期有关。3.抗精神分裂症药物喹硫平能够抑制PDGF诱导的OL增殖和PDGF诱导的细胞周期退出指数下降,并且有效剂量下不引起细胞的凋亡。动物慢性给予喹硫平后,RT-PCR结果发现细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶抑制剂p21的表达有了明显的增加。我们推测喹硫平可能通过细胞周期阻滞作用调控少突胶质细胞分化。结论:实验对THPBs先导化合物左旋金黄紫堇碱(l-SLR)和左旋四氢小檗红碱(l-THBr)的抗精神疾病的药理效应进行了评价,并对l-THBr作用机制进行了体外研究。通过斑马鱼和小鼠两种实验动物多个实验模型发现,l-SLR能够抑制METH诱发的斑马鱼活动异常,对抗小鼠甲基苯丙胺成瘾。l-THBr可抑制动物的焦虑反应并且无镇静的副作用,具有拮抗D1、D2受体,激动5-HT1A受体的双重作用。以上结果提示l-SLR和l-THBr具有开发成为抗新型毒品成瘾和抗焦虑新药的潜能。对精神分裂症的发病机制进行了初步的探索,结果提示少突胶质细胞细胞周期调控异常可能是导致精神分裂症病人少突胶质细胞分化异常的重要因素。抗精神分裂症药物喹硫平可能是通过调控细胞周期促进少突胶质细胞的分化。实验结果对揭示精神分裂症的发病机制与治疗具有重要的意义。