宋秀花，李毅，郝偉，石玉中

·綜述·

蛋白激酶A與物質(zhì)依賴(lài)

宋秀花，李毅，郝偉，石玉中

綜述蛋白激酶A基本結(jié)構(gòu)與功能、成癮物質(zhì)對(duì)蛋白激酶A的影響以及蛋白激酶A對(duì)藥物濫用行為學(xué)反應(yīng)及與物質(zhì)依賴(lài)的研究進(jìn)展。

蛋白激酶A； 物質(zhì)依賴(lài)

物質(zhì)依賴(lài)是一種慢性復(fù)雜性疾病，它包含細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路的改變引起藥物誘導(dǎo)的突觸可塑性的變化，基因轉(zhuǎn)錄以及蛋白合成等。目前的研究表明藥物濫用與信號(hào)通路間的相互作用涉及一組特定的蛋白激酶，其中蛋白激酶A(PKA)是研究較多的信號(hào)調(diào)節(jié)蛋白之一。本文就PKA參與藥物依賴(lài)的藥物效應(yīng)、自我給藥、戒斷、增強(qiáng)、敏感化及耐受等研究綜述如下。

1 PKA的基本結(jié)構(gòu)與功能

PKA是包含調(diào)節(jié)亞基和催化亞基的一種四聚體，有4種調(diào)節(jié)亞型(RIα,RIβ，RIIα,RIIβ)和3種催化亞型(Cα,Cβ,Cγ)；屬于絲氨酸/蘇氨酸蛋白激酶。在AC-cAMP-PKA-CREB途徑中腺苷酸環(huán)化酶(AC)催化胞內(nèi)ATP生成環(huán)一磷酸腺苷(cAMP)，cAMP作為細(xì)胞內(nèi)信號(hào)物質(zhì)，主要通過(guò)激活PKA實(shí)現(xiàn)信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)；其功能涉及神經(jīng)方面包括突觸的可塑性、胞吐作用和基因轉(zhuǎn)錄等諸多方面。 PKA在大腦各處都有表達(dá)，尤其在大腦皮質(zhì)、丘腦和杏仁核中高度表達(dá)，在中腦、伏隔核和腹側(cè)被蓋區(qū)中度表達(dá)[1-2]。

PKA的激活依賴(lài)于AC，成癮物質(zhì)通過(guò)增加伏隔核細(xì)胞外多巴胺水平，刺激Gs和Golf蛋白耦聯(lián)D1受體激活A(yù)C和PKA。同時(shí)多巴胺可激活D2受體耦聯(lián)的Go蛋白抑制AC。首先多巴胺激活D2受體，釋放Gβγ亞基，然后進(jìn)一步激活內(nèi)向整流鉀通道，并抑制L-,N-和P/Q-型鈣離子通道。阿片物質(zhì)除了刺激紋狀體多巴胺的釋放外，還可以通過(guò)激活阿片受體耦聯(lián)的Gi/o 激活A(yù)C[3]。降低了神經(jīng)元興奮性減少了神經(jīng)遞質(zhì)的釋放。由Gβγ介導(dǎo)的Gi/o耦聯(lián)受體AC活性增強(qiáng)已被證實(shí)，并可能有助于在伏隔核的信號(hào)傳導(dǎo)。

一個(gè)重要的下游調(diào)節(jié)多巴胺信號(hào)是多巴胺和cAMP調(diào)節(jié)的磷蛋白(DARPP-32)，其在紋狀體高表達(dá)，具有雙重功能，它既是磷酸酶(如PP-1)的抑制劑，也是PKA的抑制劑，快速給予小鼠可卡因或電刺激小鼠紋狀體激活多巴胺通路，可增加PKA介導(dǎo)的DARPP-32在Thr-34位點(diǎn)的磷酸化作用，從而抑制了PP-1介導(dǎo)的PKA亞基的去磷酸化[4]。

PKA使NR1亞基磷酸化來(lái)增加N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體的功能。D1受體的激活可誘導(dǎo)PKA介導(dǎo)NR1亞基的磷酸化及繼發(fā)的磷酸化作用并激活了大鼠紋狀體神經(jīng)元轉(zhuǎn)錄因子CREB。這一作用可被NMDA受體拮抗劑MK801抑制[5]。

PKA可促進(jìn)藥物誘導(dǎo)的突觸可塑性，PKA通過(guò)磷酸化AMPA受體的GluR1亞基促進(jìn)AMPA受體運(yùn)輸?shù)郊?xì)胞膜[6]。多巴胺D1受體激動(dòng)劑SKF81297和SCH23390以及PKA激活劑Sp-cAMPS均增加了大鼠伏隔核 GluR1細(xì)胞表面的表達(dá)[7]。嗎啡依賴(lài)戒斷大鼠伏隔核谷氨酸水平的升高可能是由于相應(yīng)突觸釋放谷氨酸所致[8]。

PKA還可以調(diào)節(jié)NMDA受體誘導(dǎo)的電流。在大鼠中腦，急性給予可卡因后腹側(cè)被蓋區(qū)多巴胺神經(jīng)元的NMDA受體介導(dǎo)的電流出現(xiàn)的延遲性增高可被PKA抑制劑Rp-cAMPS和D1/D5受體拮抗劑阻斷[9]。

2 成癮物質(zhì)對(duì)PKA的影響

急性給予精神活性物質(zhì)可增加PKA的活性和PKA介導(dǎo)的下游靶點(diǎn)的磷酸化作用。如急性給予哺乳動(dòng)物可卡因后增加了伏隔核和內(nèi)側(cè)前額葉皮質(zhì)(mPFC)PKA介導(dǎo)的DARPP-32,NR1及GluR1的磷酸化。

大麻素類(lèi)和阿片類(lèi)藥物可通過(guò)多巴胺能系統(tǒng)刺激AC來(lái)增加PKA活性。急性給予小鼠大麻素類(lèi)藥物發(fā)現(xiàn)紋狀體和伏隔核區(qū)域PKA水平增高，而給予大麻素類(lèi)拮抗劑或多巴胺受體拮抗劑后PKA水平降至正常[10-11]。目前慢性給予大麻素類(lèi)藥物對(duì)PKA的活性影響還不十分明確，有研究[12]顯示慢性給予小鼠四氫大麻酚可增加大腦皮質(zhì)PKA表達(dá)水平，但對(duì)小腦PKA活性的影響的研究結(jié)果有高有低，尚沒(méi)有一致性的結(jié)論。

與大麻素類(lèi)相似，在體外刺激大鼠紋狀體神經(jīng)元阿片受體可增加PKA催化亞基的核轉(zhuǎn)錄，同時(shí)也增加磷酸化的cAMP反應(yīng)元件結(jié)合蛋白(p-CREB)的水平，此效應(yīng)在成癮戒斷后可被加強(qiáng)。而在體條件下，嗎啡誘導(dǎo)的PKA的活性增加在伏隔核和背側(cè)紋狀體需要激活D1受體耦聯(lián)的G蛋白，它的活性可被D1拮抗劑SCH23390抑制[13]。

有研究顯示在一些腦區(qū)，如伏隔核，紋狀體，海馬，阿片類(lèi)物質(zhì)可增加PKA介導(dǎo)的磷酸化過(guò)程，但這種作用在前額皮質(zhì)并不增加.在紋狀體神經(jīng)元中嗎啡可通過(guò)激活u-阿片受體來(lái)激活PKA的活性，從而導(dǎo)致G蛋白的α亞單位與GTP結(jié)合后隨即發(fā)生與β-γ亞單位分離和與活化受體的解離，形成α亞單位-GTP和β-γ亞單位兩部分，它們可進(jìn)一步激活膜的效應(yīng)器蛋白AC2和AC4的活性。

慢性給藥戒斷后可能會(huì)導(dǎo)致PKA介導(dǎo)的突觸可塑性的變化，神經(jīng)可塑性是指在外部環(huán)境刺激改變時(shí)，或是在腦內(nèi)部本身產(chǎn)生某些缺失時(shí)，神經(jīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的某種調(diào)整。神經(jīng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的可塑性是神經(jīng)系統(tǒng)的重要特征，在宏觀上表現(xiàn)為腦功能(如學(xué)習(xí)、記憶功能)、行為表現(xiàn)及精神活動(dòng)改變；在微觀上，有神經(jīng)元突觸、神經(jīng)環(huán)路的微細(xì)胞結(jié)構(gòu)與功能的變化，包括神經(jīng)化學(xué)物質(zhì)以及突觸形態(tài)亞結(jié)構(gòu)方面的變化等。目前神經(jīng)突觸可塑性雙向作用原理提示神經(jīng)生物物質(zhì)如NMDA,AMPA受體等是關(guān)鍵決定因子，將來(lái)此原理的應(yīng)用方向?qū)⑥D(zhuǎn)向成癮神經(jīng)元經(jīng)濟(jì)學(xué)和神經(jīng)精神病學(xué)及其與應(yīng)激的分子水平的研究[14]。

在大鼠中慢性給予可卡因戒斷后增加了杏仁中央核促腎上腺皮質(zhì)激素釋放因子(CRF)介導(dǎo)的長(zhǎng)時(shí)程增強(qiáng)(LTP)。LTP是突觸效能的一個(gè)長(zhǎng)時(shí)間的增強(qiáng)，是突觸可塑性最具有特征性的一種表現(xiàn)形式，被認(rèn)為是學(xué)習(xí)和記憶的細(xì)胞內(nèi)機(jī)制。PKA抑制劑H89 可顯著減弱這種效應(yīng)。慢性給予阿片類(lèi)物質(zhì)降低大鼠海馬CA1區(qū)神經(jīng)元的LTP并增加PKA的活性，戒斷后給予PKA抑制劑或單次注射嗎啡可降低PKA水平并恢復(fù)LTP水平[15]，這些資料表明PKA分別參與了慢性給予可卡因戒斷后和慢性給予阿片類(lèi)物質(zhì)后杏仁核LTP的增強(qiáng)效應(yīng)和海馬LTP的減弱效應(yīng)。Hayde等[16]研究表明可卡因依賴(lài)大鼠的記憶再鞏固過(guò)程與杏仁核PKA是有緊密聯(lián)系的。

3 PKA對(duì)藥物濫用的行為學(xué)反應(yīng)

3.1 藥物耐受 慢性給予大麻類(lèi)和阿片類(lèi)物質(zhì)通過(guò)由PKA介導(dǎo)的一種機(jī)制可導(dǎo)致對(duì)鎮(zhèn)痛效果的耐受。應(yīng)用PKA抑制劑能夠恢復(fù)耐受動(dòng)物的鎮(zhèn)痛敏感性。在對(duì)四氫大麻酚止痛耐受的小鼠中，側(cè)腦室注射PKA抑制劑KT5720恢復(fù)了鎮(zhèn)痛敏感性。在對(duì)嗎啡止痛耐受的大鼠中，側(cè)腦室注射PKA反義寡核苷酸后阻斷了耐受的發(fā)展。

3.2 自身給藥 PKA活性的改變可增加或減少哺乳動(dòng)物模型中成癮藥物的自身給藥。PKA活性降低可減少哺乳動(dòng)物的自身給藥。自身給予可卡因大鼠中，側(cè)腦室注射PKA抑制劑Rp-cAMPS減少了藥物的自我攝取，而注射PKA激活劑Sp-cAMPS則增加了其自身給藥[17]。然而向尾殼核注射Rp-cAMPS或是Sp-cAMPS動(dòng)物的自身給藥均未發(fā)生改變，這說(shuō)明PKA對(duì)于自身給藥的影響在伏隔核是選擇性的。

PKA可調(diào)節(jié)酒精攝取，在前腦和海馬區(qū)注入PKA抑制劑的小鼠與野生型小鼠比較，由于這些腦區(qū)PKA活性降低導(dǎo)致酒精攝取和酒依賴(lài)行為也減少。然而向大鼠杏仁中央核注入PKA抑制劑Rp-cAMPS則增強(qiáng)了酒精攝入及偏愛(ài)行為。PKA在行為學(xué)方面的影響顯示除大腦內(nèi)的區(qū)域特異性。

3.3 藥物戒斷與復(fù)吸 有資料[18]表明成癮藥物戒斷后可增加PKA活性，給予大鼠可卡因戒斷后在伏隔核區(qū)域PKA的活性增加維持了30 d，90 d后才回到基線水平；慢性給予小鼠四氫大麻酚，停藥后又快速給予大麻素受體拮抗劑可短暫增加小腦PKA的活性，同時(shí)軀體戒斷癥狀如濕狗樣抖動(dòng)次數(shù)也會(huì)相應(yīng)增加[19]；Lutz等[20]和Goeldner等[21]研究均表明阿片物質(zhì)的戒斷與抑郁樣行為有一定的因果聯(lián)系，嗎啡依賴(lài)大鼠停藥后急性給予納洛酮可增強(qiáng)紋狀體神經(jīng)元PKA介導(dǎo)的p-CREB的誘導(dǎo)作用。

在嚙齒類(lèi)動(dòng)物中發(fā)現(xiàn)PKA活性的抑制可減少軀體戒斷癥狀。在四氫大麻酚戒斷小鼠中應(yīng)用Rp-cAMPS(PKA的抑制劑)可減少戒斷癥狀。在大鼠藍(lán)斑核和中腦導(dǎo)水管周?chē)屹|(zhì)注入Rp-cAMPS也減少嗎啡依賴(lài)大鼠納洛酮催癮戒斷癥狀[22]。

PKA在酒依賴(lài)戒斷中所發(fā)揮的作用不同于大麻類(lèi)或阿片類(lèi)戒斷。在這一過(guò)程中，磷酸化的CREB的減少發(fā)生在杏仁中央核及內(nèi)側(cè)核。在顯微鏡下向杏仁中央核注射Sp-cAMPS，結(jié)果使pCREB水平趨于正常，并減弱了酒精戒斷引起的焦慮樣行為。相反，注射Rp-cAMPS可減少CREB的磷酸化，增加焦慮樣行為及酒精攝入。杏仁核pCREB低表達(dá)與抗焦慮樣物質(zhì)和神經(jīng)肽Y(NPY)低表達(dá)相關(guān)。注射Sp-cAMPS可引起NPY的升高。側(cè)腦室注射N(xiāo)PY減少了大鼠酒精戒斷導(dǎo)致的焦慮樣行為及酒精攝取。除了NPY，神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)蛋白——腦源性神經(jīng)營(yíng)養(yǎng)因子(BDNF,另外一種CREB調(diào)節(jié)蛋白)也可以降低焦慮及飲酒行為。向杏仁中央核和內(nèi)側(cè)核注入BDNF反義寡核苷酸激發(fā)了大鼠焦慮樣行為和酒精攝入。相反，注射BDNF后這兩種行為都有所緩解。

PKA可調(diào)節(jié)可卡因戒斷大鼠中藥物復(fù)吸行為。向可卡因戒斷大鼠伏隔核中注射Rp-cAMPS可增加可卡因相關(guān)水平，除此之外，可卡因戒斷大鼠在腹腔內(nèi)注射D2激動(dòng)劑7-OH-DPAT，通過(guò)Gαi/o減少了PKA的活性，也增加了可卡因相關(guān)水平。已有研究[23]證實(shí)是由于長(zhǎng)期濫用藥物造成大腦神經(jīng)適應(yīng)性改變，這些改變導(dǎo)致行為變化并成為藥物復(fù)吸的驅(qū)動(dòng)力。

3.4 條件性位置厭惡 物質(zhì)戒斷后的條件性位置厭惡是成癮醫(yī)學(xué)研究中成熟的試驗(yàn)之一，描述的是當(dāng)成癮戒斷所致的厭惡動(dòng)機(jī)與特定的信號(hào)(cues，非條件刺激)結(jié)合，建立條件性反射后，形成此反射的對(duì)象再次暴露于相同或相似的信號(hào)時(shí)，表現(xiàn)出明顯的厭惡動(dòng)機(jī)，并出現(xiàn)回避行為。和條件性位置偏好一樣都是物質(zhì)依賴(lài)研究中被廣泛地用來(lái)研究物質(zhì)的強(qiáng)化特性。

PKA對(duì)建立條件性位置偏好模型是必須的。在條件性位置偏好條件化階段，向伏隔核同時(shí)注射安非他明與PKA抑制劑Rp-cAMPS結(jié)果減弱了安非他明誘導(dǎo)的條件性位置偏愛(ài)。在條件性位置偏好測(cè)試階段后立即向側(cè)腦室注射PKA抑制劑H89會(huì)減弱可卡因誘導(dǎo)的條件性位置偏好的鞏固訓(xùn)練。同樣地，條件化階段在顯微鏡下向腹側(cè)被蓋區(qū)注射Rp-cAMPS或向海馬CA1區(qū)注入H89降低了嗎啡誘導(dǎo)的條件性位置偏好的鞏固過(guò)程。

有研究[24]表明，尼古丁誘導(dǎo)的納洛酮催癮戒斷條件性位置厭惡的減弱是由α7 nAChR亞基介導(dǎo)的，并且杏仁核是參與急性阿片物質(zhì)依賴(lài)的其中的一個(gè)腦區(qū)。然而目前對(duì)戒斷所導(dǎo)致的條件性位置厭惡生物學(xué)機(jī)制知之甚少；戒斷所導(dǎo)致的負(fù)性情緒狀態(tài)與長(zhǎng)時(shí)程行為改變有關(guān)。研究戒斷所導(dǎo)致條件性位置厭惡的生物學(xué)機(jī)制可能會(huì)讓我們對(duì)藥物復(fù)吸行為等有進(jìn)一步的了解。

4 總結(jié)

成癮物質(zhì)主要是改變了受體門(mén)控離子通道(如酒精)，神經(jīng)遞質(zhì)的傳遞(如可卡因，安非他明)或是改變了G蛋白偶聯(lián)受體(阿片類(lèi)，大麻類(lèi))從而激活了信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路導(dǎo)致了下游蛋白激酶的改變。PKA引起大量后續(xù)效應(yīng)包括基因轉(zhuǎn)錄及蛋白合成的改變，進(jìn)一步引起與成癮相關(guān)行為神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的長(zhǎng)時(shí)程的變化。對(duì)于大多數(shù)藥物依賴(lài)，PKA活性的抑制減少了自我給藥及軀體戒斷癥狀。希望將來(lái)對(duì)藥物濫用治療方面能夠提供更多的靶點(diǎn)。

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國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(30800364)

青島市精神衛(wèi)生中心(宋秀花)；武漢市精神衛(wèi)生中心(李毅)；中南大學(xué)精神衛(wèi)生研究所(郝偉)；河南省精神病醫(yī)院(石玉中)

李毅，E-Mial: psylee@163.com

R749

： A

： 1005-3220(2017)04-0279-03

2016-01-16

2017-05-13)