利用多巴胺D3受體與DAT雙重基因剔除鼠探討行為致敏化與精神病變的分子作用機轉

本計畫將利用三年的時間測試一個嶄新的精神病與行為致敏化的動物模式，即利用本實驗室已有的多巴胺D3受體基因剔除鼠（以培育至15代，有效的消除源自c129 strain的基因）與源自於芝加哥大學Dr. Chuang實驗室所培育的多巴胺transporter（DAT）基因剔除鼠做雙基因剔除鼠的培育（這培育目前已經在進行中，並以孕育出第一代的heterozygous小鼠），有藉於這兩種基因分別會表現於多巴胺的神經末稍，主控多巴胺在軸突前的釋放；我們期望經由這樣的基因剔除操作，可以造就突觸間多巴胺的大量釋放，因而對多巴胺軸後神經的刺激增強，而可導致天生的行為致敏化或精神病現象。由於單獨D3受體和DAT基因剔除鼠均呈現不同程度的行為亢奮，但是其他生理功能大致正常，所以我們相信DRD3-/-/DAT-/-突變鼠的創造，將可產生活動力強並可能先天上致敏化的動物，這行為將可類比於人類的精神病或是躁症，甚或精神分裂症的正性症狀。所以我們將在計畫的第一年期間，首先對這突變鼠進行一系列的行為、生化與細胞訊息的分析，以確定這新型動物模式的特異表徵，這將包括行為致敏化、學習與記憶、焦慮感、prepulse抑制的測試，和腦部依核區的微透析多巴胺電化學分析，以驗證軸前多巴胺釋放量是否上升。此外，有藉於本實驗室和前人研究報告提及若干主要的訊號傳遞路徑（如PI3K/Akt/GSK3β/β-catenin、ERK1/2、PKA/DARPP-32/Cdk5）在藥物成癮與行為致敏化上的重要性，我們將著手分析這些路徑在DRD3-/-/DAT-/-突變鼠上是否存在有同樣的變化？作為綜合性評估這突變鼠作為精神病和躁症的動物模式之相關性。由於行為致敏化是藥癮的重要行為表徵，我們也將在DRD3+/-/DAT+/- heterozygous小鼠和正常鼠身上連續注射甲基安非他命或是K他命，對比其行為致敏化的程度和生化、訊號傳遞表現上是否有相似性。若一切符合期望值，我們將在計畫的第二年期間測試行為致敏化的指標性受體反應，這將包括依核區內架構行為致敏化與形成LTP和LTD現象的NMDA、AMPA和多巴胺D1受體的表現，以及受體活化後其特定的下游訊息，和影響興奮性氨基酸NMDA和AMPA受體表現的耦合蛋白PSD-95和GRIP與受體的結合能力與表現量。利用各項生化、分生與細胞生物的技術，至此我們將可確認這獨特的雙基因剔除鼠與行為致敏化形成的因果關係；之後，我們將可利用這動物模式測試一些可用來治療精神病和行為致敏化的藥物，包括已知的抗精神病藥、抗躁鬱症用藥和經由上述實驗結果所衍生的特定訊號抑制劑或活化劑，我們將設計一系列的時間與劑量相關的藥理實驗作驗證，以推廣本動物模式的臨床應用性。我們預計在第二年後期，將利用本校的蛋白質體中心的各項分析項目，對比DRD3-/-/DAT-/-突變鼠和正常鼠之間依核區所有可能蛋白質的變異，經由這有效率的分析方式最終由飛行質譜儀（MALDI-TOF）所獲得的諸多蛋白質將進一步由西方墨點法或是EMSA或是ChIP確認，此外將綜合前述實驗結果分析，期望能勾畫出形成行為致敏化和精神病的主要蛋白質與其可能的訊號路徑。在計畫的第三年，我們將計畫較為大膽的實驗項目，這將包括尋求這先天行為致敏化的突變鼠與前腦額葉的neuregulin-ErbB系統的關連性，因為這系統和精神分裂症有關，我們預計將分析前腦額葉區這兩蛋白質的表現，並可利用腦組織切片水浴法，測試外加NRG1對ErbB受體下游訊號的影響。其次，有最近的報告提及星狀神經膠細胞過度活化和程式細胞凋亡均會導致行為致敏化的現象，是否也是導致精神病變或是躁症將是本實驗欲驗證與測試這假說的目的，我們將反覆以藥物和生化分析驗證這實驗結果。綜合言之，我們將利用這三年期的計畫，希望能夠成功的開創出一種嶄新的行為致敏化動物模式，並利用本實驗室過去所積聚的經驗與技術，繼續對藥物成癮與相關衍生出的精神疾病，作分子層次的探討；期望這個計畫可以帶動本領域新的內涵與深度，能對成癮性行為（天生的或是藥物誘發出的）做出新的詮釋。

系統編號:PC9902-0475
原計畫編號:NSC97-2320-B182-018-MY3