探討aFGF和mTOR訊息在甲基安非他命成癮動物中腦依核區的作用機制

本計畫延續我們持續對國內最主要的毒品甲基安非他命的作用機制做進一步的探討，研究的動機主要基於前期研究結果顯示位於依核區的神經細胞在實驗動物產生對甲基安非他命行為致敏化作用後，mTOR訊息的表現和下游4E-BP和p70S6K的磷酸化作用均顯著增加；此外我們利用蛋白質體學和miRNA對成癮動物做雙向分析後，顯示位於中腦腹側背蓋區的多巴胺神經本體區有大量表現神經滋長分子FGF-1 (acidic FGF; aFGF)的現象，有趣的是其中會負向調控FGF-1的miR-199a在成癮動物的腦腹側背蓋區卻呈現表現量下降的趨勢。由於腹側背蓋區和投射到依核區的多巴胺細胞均為成癮的主要路徑，因此我們假設甲基安非他命成癮的前期是需要aFGF的參與，這因子在正常情況下受到miR-199a的負向調控，但是在甲基安非他命慢性處理後可能因為miR-199a的調降而得以活化，導致中腦多巴胺神經產生病理性的可塑性變化而導致成癮。由目前本實驗室利用Golgi神經纖維染色的結果可支持這神經可塑性變化的假說，但是否由蛋白質體學和miRNA陣列分析的結果符合我們的預期假說是本計劃研究的主題。其次，在尋求先前實驗室研究發現，甲基安非他命成癮動物在依核區所誘發的GSK/Akt3訊號的下游分子時，我們觀察到此腦區內的mTOR訊號會隨著每天甲基安非他命注射的時間而呈現表現量逐漸上升的趨勢，這mTOR的上升並隨著其磷酸化程度的增加並且也活化mTORC1相關的訊號分子，例如4E-BP和p70S6K磷酸化的上升；由於mTORC1有別於mTORC2，它和下游的4E-BP和p70S6K均參與蛋白質的合成，特別是在中樞神經系統內往往參與位於突觸內的一群特定mRNA的轉譯，而這群mRNA的轉譯又攸關神經可塑性的變化和組織結構，先前文獻報告眾多的神經營養因子和神經傳導物質如麩氨酸和多巴胺均可以導致mTOR/4E-BP/p70S6K這路徑的活化，這些報告和本實驗室這項發現導致我們提出進一步的假說：長期甲基安非他命服食後，位於腹側背蓋區的多巴胺神經受到aFGF的刺激產生可塑性的結構變化，這過程可能需要FGFR1下游的Akt/mTOR參與的；而由於中腦多巴胺神經的變化導致成癮後期位於依核區的軸後神經(主要是median spiny neuron)產生成癮固化的作用，啟動特定的基因和蛋白質的合成，而這現象需要大量的mTOR/4E-BP/p70S6K參予。進一步，由於我們觀察到mTOR在依核區的產生，因此我們在一批動物於每日體注射甲基安非他命的同時給予mTOR的抑制劑rapamycin，結果發現不但可以抑制行為致敏化的表現期並且可以調降初始期的致敏化程度。這結果說明mTOR的蛋白質合成訊息確實對甲基安非他命成癮具有決定性的作用，但是否在依核區和腹側背蓋區扮演一致或不一樣的角色?或mTOR在腹側背蓋區位於aFGF的上游藉以影響其生合成?這些疑問均是本計劃後期要釐清的目標。基於以上的假說和問題，我們提出三年期的研究計劃欲探討：(一) 驗證並了解aFGF在VTA腦區對甲基安非他命行為致敏化的影響（第一年）；(二) 探討aFGF和miR-199a之間的關連和miR-199a是否有能力影響甲基安非他命行為致敏化現象(也會同時探討先前同時觀察到有變化的let-7家族對甲基安非他命成癮的影響)（第一、二年）；(三)測試mTOR訊號是否和VTA內的aFGF/miR-199a的變化有關?為回答這問題我們將用rapamycin或是lenti-virus攜帶的mTOR/shRNA作為工具（第二年）；(四) 探討mTOR/4E-BP/p70S6K訊號路徑對甲基安非他命行為致敏化的表現期的因果關係為何? 其上游神經傳導系統因子為何? （第二、三年）(五) 由於mTOR訊息在神經樹突蛋白質合成上扮演重要的角色，所以我們將探討是哪些與mTORC1相關的mRNA(TOP mRNA)會被甲基安非他命的成癮機制活化，並且影響個體的行為與神經可塑性（第三年）。我們希望經由這一系列的深入研究，能夠掌握藥物啟動成癮的關鍵機轉和關鍵蛋白，未來能對成癮防治提供解決之方。

系統編號:PC10202-0372
原計畫編號:NSC101-2320-B182-040-MY3