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生物学基础
吗啡依赖与毒蕈碱型乙酰胆碱受体的适应
生物学基础
2007-07-08 09:02:45 来自:周文华 杨国栋 作者: 阅读量:1

    毒蕈碱乙酰胆碱(muscarinic acetylcholine)能神经在阿片依赖中的作用可以追溯到30年代,当时认为吗啡可以抑制迷走神经。到60年代认为吗啡镇痛耐受与毒蕈碱乙酰胆碱能神经的慢性适应有关;70年代有作者认为吗啡戒断时毒蕈碱能神经兴奋。本文系统地介绍M受体介导吗啡镇痛耐受、吗啡戒断反应和吗啡精神依赖的作用机制。

    一、M受体与吗啡耐受

    mu受体激动剂增加内向整流钾电流,引起细胞膜的超极化,其它受体如M2受体和 a2受体作用类似。毒蕈碱能受体主要位于处理伤害性感受的脊髓背角的浅层,这些反射调制主要来自背角颈的胆碱能神经细胞体。胆碱能药物镇痛的主要部位在脊髓,有资料显示脊髓水平M受体激动剂的镇痛作用可被M1选择性受体拮抗剂呱拉唑嗪和M2选择性受体拮抗剂美索四氨所逆转,因此M受体镇痛有赖于完整的M1和M2受体,M受体的激活可能导致背角神经元活力的抑制或者减少小细胞伤害性初级传入神经递质释放。鞘内注射纳洛酮却增加M受体的镇痛作用,因此M受体的镇痛机制还涉及脊髓的原痛( proniciceptive )机制,还发现它通过下行系统的肾上腺素能和5-HT能神经元的共同抑制脊髓背角神经的伤害性刺激,减少背角伤害性初级传入神经的神经递质释放。杨国栋等发现无论是腹腔注射和脊髓鞘内注射选选择性M1受体桔抗剂呱拉唑嗪或M2受体桔抗剂美索四氨,在本文实验所示剂量范围内并不影响大鼠运动功能,也不影响大鼠热板反应基值,并对吗啡的热板反应没有协同作用,但慢性处理后可减轻或逆转吗啡镇痛耐受。也有报道静脉注射吗啡引起的热板反应时间延长可被鞘内注射胆碱脂酶抑制剂新斯的明所增强。这种吗啡的镇痛作用不仅涉及到脊髓ACh释放和M受体的激活,而且吗啡耐受还涉及到M受体的适应性改变。

    二、M受体与吗啡戒断反应

    吗啡和其它阿片类药物对外周及中枢胆碱能神经有明显的抑制作用,当吗啡戒断时大脑和脊髓胆碱能的功能增强。杨国栋等临床观察也发现戒断症状如流泪、流涎、腹泻、腹痛与毒蕈碱能神经兴奋密切相关。。吗啡依赖大鼠中枢给予抗胆碱药物(anticholinergic drugs)减少戒断综合征的表达,BuccafuscoJJ 等以前的研究发现胆碱能神经在吗啡戒断症状表达中的作用,现在实验来证实吗啡对胆碱能神经的正常效应能否减轻吗啡戒断症状。因为这种影响是抑制为主,作者在吗啡慢性处理时应用中枢作用的激动剂来升高中枢胆碱能神经的张力,大鼠动脉注射吗啡建立吗啡依赖模型,用纳洛酮激发戒断症状包括平均动脉压升高(mean arterial pressure,MAP),血压升高持续60分钟。一组动物用没有神经毒性的剂量的乙酰胆碱脂酶抑制剂(DFP50and 250ug/kg),处理动物可以有意义地减少纳洛酮引起的血压升高。选择性外周作用的乙酰胆碱脂酶抑制剂echothiophate没有抗戒断效应,尽管并不是所有的戒断症状有中枢胆碱能神经介导的,这些结果提示吗啡的身体依赖在输注吗啡同时升高中枢胆碱能神经的活力可以明显减轻吗啡戒断。吗啡依赖大鼠纳洛酮激发前腹腔注射美索四免或鞘内注射瓜拉吐索可呈剂量依赖方式减轻纳洛酮激发的戒断症状,鞘内注射美索四氨可部分抑制戒断症状。结果表明外周给药以M2受体桔抗剂,脊髓以M1受体拮抗剂阻断纳洛酮激发的吗啡戒断反应。本实验发现选择性M受体亚型桔抗剂无论在外周还是在脊髓水平给药对吗啡耐受和依赖的作用是一致的,外周给药和脊髓鞘内给药对M受体拮抗剂作用反应性不同,可能与M受体亚型的不同分布有关。

    由于M受体家属有(Ml-M5),涉及到许多重要的外周和中枢神经的生理和病理生理过程,由于它的受体亚型的重叠表达方式,缺乏具有足够的亚型选择性,因此受体亚型的确切生理功能并不清楚。吗啡慢性处理后可使M受体的Bmax下降,kd上升[10]。M受体拮抗剂长时间处理后可上调m2和m3受体的mRNA和受体的结合增加;M受体激动剂呈时间和剂量依赖方式增加m2和m3的表达,与此同时,增加c-fos基因的表达,在吗啡依赖时脊髓的c-fos基因表达增加,据此推测在吗啡依赖时可能发生了M受体的减数调节。因此M受体拮抗剂减轻吗啡耐受可能与恢复吗啡耐受时M受体减少和乙酰胆碱对伤害性初级传入神经的突触前抑制有关。用3Hpirenzepine放射自显影实验发现吗啡依赖大鼠皮层M1减少而海马M1受体mRNA表达量没有变化,当吗啡戒断时皮层和海马的M1分别减少了33%和57%,戒断后受体表达减少反映了胆碱能神经的高活动性,而这种胆碱能调制在记忆中起重要作用。有作者观察了M2受体的适应性改变是否与吗啡戒断反应有关。在戒断反应高峰时,在主要的血管运动(vasomotor)区rostralventrolateral medulla M2受体以及mRNA均表达增加,当胆碱脂酶抑制剂DFP和吗啡一起给药,M2基因的表达和戒断症状均被抑制,提示受体的表达改变是一种适应性反应。这样干扰大脑关键性区域吗啡引起的M2受体与吗啡的身体依赖的发展呈相关性。

    新近从建立的M2基因敲除小鼠,分析了动物的行为和药理作用,除了调节心率以外,在M受体依赖的运动、体温调节和镇痛反应三大功能中起着关键作用。Epibatidine,类似物CMI-936和CMI-1145的镇痛作用是由毒蕈碱受体介导的,鞘内注射M4毒索、M3毒索、百日咳毒素(抑制G蛋白与M2和M4偶联)、皮下注射M2/4受体拮抗剂himbacine明显抑制它们的镇痛作用,提示脊髓M4受体介导了镇痛作用,M4受体可能具有替代阿片镇痛作用的作用。Stengel等在M(2)和M4基因敲除小鼠在心率和平滑肌收缩的作用。在M(4)受体基因敲除小鼠和对照小鼠Carbamylcholine;呈剂量依赖方式减缓心房心率,平滑肌收缩的作用二组之间没有差异;相反,在M2基因敲除小鼠没有产生减缓心率作用;Carbamylcholine引起平滑肌收缩的作用,剂量较对照组升高2倍;M2选择性受体拮抗剂AF-DXll6抑制carbamylcholine引起的收缩作用较对照组减弱。结果表明M2受体介导了毒蕈碱受体引起的心动过缓和平滑肌收缩,而M4没有参与。Fukamauchi F等建立的tenascin-C基因敲除的小鼠对毒蕈碱受体激动剂引起的受体减数调节,tenascin-C在神经发育中指引颗粒神经元发现自己合适位置的作用。用[3H]甲基东莨菪碱配基结合实验发现基因敲除和正常动物carbachol处理后导致表面受体的内陷(sequestration),用[3H]quinuclidinyl benzilate结合实验发现基因敲除的小鼠受体发生减数调节;而微管稳定剂taxol(10 uM)可恢复总受体的减数调节。激动剂引起的M受体的减数调节涉及到受TENASCIN-C-调节的微管结构。在赡蛤卵细胞M2受体和G(betagamma)亚基共表达激活G蛋白偶联的钾电流(G protein-activated K channel,GIRK)。Ach刺激钾电流通过PTX敏感的G蛋白,通过融合蛋白证实当M2受体共表达增加钾电流表明受体与G蛋白的碰撞偶联机制(collision-coupling mechanism),缺少G蛋白偶联的受体激酶5(GRK5)对M受激动剂oxotremorine M处理后表现中度的低温反应和行为超敏,且典型的胆碱能反应如低温、低反应性、震颤和流涎明显增加,并且对M受体激动剂反复处理的去敏感,因此,GRK5缺失导致M神经超敏并损害受体的去敏感,G蛋白偶联的受体激酶缺失可能是行为超敏的主要原因。因此,M受体亚型在吗啡依赖中的作用机制研究有待进一步深入。

    除了脊髓存在着张力性胆碱能镇痛系统,脊髓胆碱能神经元增加节前神经元的下行交感张力,这二种情况,M受体介导的升压和镇痛反应受局部NO生成系统影响。再者。NMDA受体拮抗剂抑制脊髓M受体刺激的升压反应,还有NOS抑制剂可抑制NMDA引起的热甩尾反射的易化。NMDA和N0参与吗啡戒断症状的更直接的证据是NOS抑制剂NMDA受体拮抗剂全身给药抑制吗啡戒断症状。一氧化氮(Nitric oxide(NO)在吗啡镇痛、吗啡耐受及吗啡依赖中起作用。

    从放射自显影实验显示M1和M2受体位于脊髓的II和III层,由于传入背角脊神经根切除术导致它们的快速消失,它们位于初级传入神经末端,脊髓横断后在横断下背角M受体的数量没有改变,表明下行通路M受体位于突触后.吗啡依赖小鼠神经型nNOS分布在嗅球区和嗅核,小脑,蓝板核,延髓孤束核的阳性数增加,在下丘脑中减少;纳洛酮激发戒断症状,在下丘脑和LC中nNOS的增加。NMDA受体在海马、大脑皮层、纹状体、小脑、脑干及脊髓的背角;从分布它们之间较密切联系。NMDA受体拮抗剂抑制吗吗啡戒断症状的方式与M受体作用类似,二者之间最大可能在戒断时释放Ach作用于位于谷氨酸神经元上的M受体,释放的谷氨酸激活脊髓节前NMDA受体升高血压.在戒断症状中如湿狗样摇动、流泪、腹泻、流延等自主神经放电增加有关.其它症状可能与激活上行通路包括蓝板核.NMDA和乙酰胆碱(Ach)促进钙内流激活NO合成酶,突触后N0可通过鸟苷酸环化酶正反馈促进Ach和NMDA释放。最近发现纳洛酮激发引起蓝斑核放电增加由于NMDA上行至核团的输入增加所致。综上分析,M受体下行系统的激活以及对NMDA的传入神经抑制作用减弱可能吗啡依赖发生的重要机制。需要进一步研究来阐明N0与M受体和NMDA通路之间的机制。近来,有报道M5受体缺失小鼠吗啡戒断症状明显减轻。作者实验室证实脊髓上水平主要以M1和M5为主介导吗啡依赖。

    三、M受体与吗啡精神依赖

    作者的临床研究毒蕈碱能受体拮抗剂不仅对控制戒断症状有效而且能减轻部分心理渴求,作者观察东莨菪碱急慢性处理对吗啡静脉自身给药影响,发现东莨菪碱可以延缓猴吗啡静脉自身给药行为。在VTA或NAC及前脑皮层中插入微探针,Gronier B等发现VTA中注射M受体激动剂oxotremorine M(OXOM,0.1 和l mM)增加DA和5-HT的释放,对NE没有影响;而NAC和前脑皮层DA的释放增加,而5-HT和NE释放没有改变;N-甲基东莨菪碱减少M受体激动剂oxotremorine的刺激作用。表明在VTA DA神经元含有M受体,后者激活刺激VTA、NAC和前脑皮层的DA释放,并对VTA的5-HT有调节作用。新近发现在VTA主要分布M5受体,在伏隔核主要分布M4受体。M5受体基因敲除小鼠不能建立吗啡条件性位置,提示M5受体参与了吗啡的精神依赖。吗啡慢性处理后VTA神经元中AMPA受体亚单位的表达增加,同时VTA神经元对AMPA谷氨酸受体的刺激的反应也增加,这种增加与药物敏感时中脑边缘多巴胺系统的活力有关。近来研究直接证实动物VTA中通过病毒介导的转基因使AMPA受体亚单位表达,动对于吗啡的运动效应和强化效应反应更加敏感。戒断时,谷氨酸作用于超敏的AMPA谷氨酸受体,使多巴胺系统的活动加强从而引起戒断性心理渴求。NMDA受体拮抗剂和Nos抑制剂减轻吗啡镇痛耐受和吗啡依赖,然而NMDA受体拮抗剂包括PCP和MK801具有较强的刺激和强化效应,并能促进滥用药物的激活和强化效应。

    因此,从初步研究的结果提示内源性毒蕈碱能受体亚型与吗啡的身体和精神依赖之间存在密切关系,如果搞清毒蕈碱能受体与内源性阿片受体之间的联系不仅有助于闻明吗啡依赖的神经生物学机理,并且对毒蕈碱能受体拮抗剂在临床的合理使用以及为新药开发提供理论基础。

[责任编辑]杜新忠
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