我国科学家揭晓酒精大麻混合致运动失调的机制
发稿时间:2022-09-22 22:24:00 作者:王海涵 王敏 来源: 中国青年报客户端
中国青年报客户端讯(王敏 中青报·中青网记者 王海涵)精神活性物质如酒精和大麻,会损害人的运动协调功能。二者混合使用会导致比单独使用更严重的运动障碍。这是一种1+1>2的效果,但协同强化作用的机制尚不清楚。
日前,中国科大熊伟教授课题组揭示了酒精和大麻靶向小脑浦肯野细胞突触前的大麻素受体和突触外的甘氨酸受体协同导致运动失调的神经机制,并开发出一种新型化合物,为临床治疗酒精和大麻滥用提供新思路。
该成果在线发表于《自然-代谢》。
研究人员首先在小鼠上进行了实验。
“我们发现,只注射了低剂量酒精或者大麻的小鼠,在转棒上一般可以跑200到300秒,而同时注射了低剂量酒精和大麻的小鼠,跑到150秒甚至100秒就会掉下来。” 论文共同第一作者、该校生命科学与医学部特任副研究员邹桂昌说。
那么,酒精和大麻是如何“联手”致运动失调的?
研究人员把目标聚焦在小脑上,通过核团筛选,发现酒精和大麻混合使用显著降低了小脑4/5Cb区浦肯野细胞的电活动。
结合各种电生理实验,研究人员发现分布在浦肯野细胞突触前的大麻素受体和突触外的甘氨酸受体,是酒精和大麻发挥协同作用的关键靶点。
邹桂昌说,第一个亮点发现是酒精和大麻可以协同强化两种突触受体的功能,从而使得小脑浦肯野细胞“失活、静止”,最终导致运动失调。
第二,酒精可以加快大麻进入小鼠脑内的速度。这提示低剂量的酒精可以在很短时间内导致血脑屏障通透性增加,加速大麻穿过血脑屏障,进一步增强酒精和大麻在脑内的协同作用。
因此,酒精和大麻协同导致的运动失调行为是酒精-大麻在多个水平上相互作用的综合结果,从分子水平到细胞水平再到脑微回路水平。
研究人员还发现了拮抗剂可以有效抑制这种运动失调行为,使其成为潜在的治疗方法。
邹桂昌说:“阻断突触前的大麻素受体或突触外的甘氨酸受体两个目标靶点中的任何一个,都能部分恢复酒精和大麻联合引起的神经元兴奋性下降,抑制两者的协同作用。”
然而,目前使用的拮抗剂不可避免地会引起焦虑、抑郁、癫痫等一系列精神方面的副作用,限制了相关药物的研发。
研究人员进一步对大麻进行化学结构“改造”,开发了一种新型的大麻素类化合物——双脱氧四氢大麻酚。
“这种新型化合物可以特异性阻断大麻对突触外甘氨酸受体的增强作用,同时极大程度治疗酒精和大麻协同导致的运动失调行为。” 邹桂昌说。
这项课题的研究背景最早要追溯到美国国家公路交通安全管理局发表过的一份研究报告。报告强调酒精和大麻混合使用会导致更严重的运动障碍,造成更多的恶性交通事故。
当时在美国国立卫生研究院酒精滥用与酒精中毒研究所从事博士后研究工作的熊伟,对这一现象非常感兴趣。2013年,邹桂昌进入熊伟课题组。
“刚开始那段时间,我们基本上每个星期开会,讨论调研的文献及猜想,但是各种能想到的方案,先后被否决了。”邹桂昌回忆,酒精和大麻的靶点有很多种,它们在大脑内的分布十分广泛,极大增加了团队的研究难度。
相当长一段时间,课题研究陷入停滞。
“简单来说,我们既要找到特定大脑区域,又要找到特定的神经元类型,并鉴定出来具体的蛋白靶点,这一连串的问题错综复杂。”邹桂昌说。
在小脑中,有一种非常特殊的浦肯野细胞,它是唯一能够从小脑皮质传出冲动的神经元。
“尽管大量研究已经证明浦肯野细胞接受的上游兴奋性神经元输入含有大量的大麻素受体,并且已被广泛证明它与运动有关系,但是该细胞上是否存在甘氨酸受体,还没有人证明过。”
邹桂昌翻阅了大量文献,终于找到了一些线索。“文献资料显示浦肯野细胞上可能有甘氨酸受体。”
通过实验室最拿手的膜片钳技术,课题组首次证实了甘氨酸受体几乎在小脑4/5Cb所有浦肯野细胞上都存在。邹桂昌说,“结果出来时,我太开心了。后面的研究就顺理成章了。”
邹桂昌说,研究人员将结合临床数据,进一步探究甘氨酸受体调控各种神经系统疾病发病机制,同时继续设计开发阻断酒精和大麻协同作用的新型小分子药物。
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