The Role of PI3K/Akt/GSK3/Beta-Catenin Signal of the Nucleus Accumbens in the Development of Methamphetamine Sensitization

本計畫主要探討PI3K/Akt/GSK3/-catenin 訊號傳遞路徑是否會參與多巴胺第二亞型受體的活化途徑，以及對多巴胺第二亞型受體所參與的生理功能及成癮性的關連，計畫主要的著眼點是因為lithium 和valproate 治療躁症的主要標的之一是GSK3 酵素，而長期服食甲基安非他命會導致受體向下調控（D2/D3 receptor down-regulation），因而造成行為致敏化。欲達成這些研究目標，我們將首先利用實驗室目前已建立的細胞株系統（HEK293/rD2S, rD2L, rD3 和PC-12/rD2S, rD2L, rD3）測試是否在致效劑的給予後，可以活化Akt/Ser473, Akt/Thr308 以及GSK3/的磷酸化程度，和下游-catenin 蛋白的穩定度（意即不會被ubiquitin proteosome 所分解）；為確定實驗的結果，我們並將同時進行相關的kinase 測試。此外，由於GSK3/-catenin 這條訊息被報導會參與細胞的生長與分化，我們也想測試是否多巴胺第二亞型受體活化，會透過這條訊息影響NGF 所誘發PC-12 細胞的neurite outgrowth。待多巴胺第二亞型受體與PI3K/Akt/GSK3/-catenin 的關連在細胞系統上確定後，我們將在離體的nucleus accumbens 組織切片上進行藥物實驗，測試是否D2 受體可以在腦組織中活化PI3K/Akt/GSK3/-catenin 路徑，以及這條路徑和已知的PKA/CREB 以及本實驗室先前研究的Cdk5/DARPP-32/PP2A 訊號路徑的關連性（cross-talk）。由於成癮的可能因素之一是由於多巴胺第二亞型受體產生向下調控，因而無法調控由hippocampus、basalateral amygdala 和prefontal cortex 投射至nucleus accumbens 的興奮性glutamate 神經，導致動物產生行為致敏化現象，所以我們想探究PI3K/Akt/GSK3/-catenin 路徑是否有參與動物對甲基安非他命成癮的機制。因為成癮可以區分為啟始期與行為表現期，分別位於VTA 和nucleus accumbens腦區，所以我們將於給予甲基安非他命的同時於VTA 注射，或是於戒斷期於nucleusaccubmens 注射PI3K 或是GSK3 的抑制劑，以釐清這條路徑對成癮形成的影響。我們也將對多巴胺第二亞型所誘發動物的高活動性進行類似的藥物測試，以確定是否抑制PI3K/Akt 的活性或是抑制GSK3 的酵素活性，可以有效的修飾由D2 受體活化導致的高活動性行為。由於行為致敏化現象的神經活化現象類似於學習與記憶的形成過程，近年來已有數個研究室探討long-term potentiation（LTP）在藥物成癮上的分子機制；因此，本計畫的第三年我們預計將以電生理的實驗操作方式，研究corticoaccumbens 腦切片對連續電刺激誘發神經組織產生LTP 的過程，是否PI3K/Akt/GSK3/-catenin 路徑扮演一定程度的角色。我們將利用8 x 8 array 的MED64 刺激記錄儀操作電生理記錄（由國防醫科大學藥理科黃翊恭老師協助建立），測試在給予特定的受體製劑或是PI3K/GSK3 抑制劑對fEPSP 的影響，藉以推就特定因子對LTP 形成的影響。由於成癮涉及行為致敏化，而致敏化的神經表現類似於LTP，所以我們也會將甲基安非他命成癮動物的腦組織切片，測試由cortex 刺激以誘發nucleus accumbens 的LTP 是否與正常腦切片有所差異，並藉由受體製劑與訊息傳導因子抑制劑處理，以瞭解藥物成癮所產生的LTP 的分子作用機轉為何。我們寄望經由這三年期的實驗設計，能夠對PI3K/Akt/GSK3/-catenin 訊息參與多巴胺D2-like receptor 活化的角色有所瞭解，同時對這條訊息在藥物成癮期間的作用有所釐清。

Project ID:PC9408-1410
External Project ID:NSC94-2320-B182-049