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神经可塑性是中枢神经系统在结构和功能活动上的可修饰性,包括树突棘可塑性、突触可塑性、神经元发生、神经网络重组及功能脑区转移等,是当今神经生物学研究的热点。神经可塑性是神经系统在环境影响下,其结构与功能发生调整及适应的重要机制,同时也是学习和记忆等正常生理过程的神经生物学基础,它与药物成瘾、抑郁症、精神分裂症、阿尔茨海默病及孤独症等多种病理生理过程密切相关。因此,对神经可塑性机制的深入研究对治疗与其相关的精神及神经系统疾病具有重要的价值。树突棘的形态、结构及数目的变化是神经元回路建立和重建的基础,与突触的形成及功能密切相关。Kalirin-7（Ka17）是成熟神经系统中主要的Kalirin亚型,它能够增加树突棘数量及调节突触功能,近年来在神经可塑性研究中受到高度重视。在研究Ka17结构时发现,Ka17的Thr1590位点磷酸化后能够改变PC12细胞和神经元形态以及Ka17的功能,但是如何改变神经元树突棘形态及突触功能尚不清楚。在正常生理过程中,脑源性神经营养因子（brain derived neurotrophic factor,BDNF）作为重要的神经营养因子,调节树突棘生长及突触可塑性,而Ka17是否参与BDNF调节神经元突触发生尚无研究报道。成瘾病理过程中,大量研究表明可卡因能够诱导中脑腹侧被盖区（ventral tegmental area,VTA）中多巴胺能神经元树突棘生长,但Ka17是否在VTA中表达尚无研究报道,其是否参与可卡因诱导VTA中多巴胺能神经元树突棘生长的过程更不得而知。因此,研究Ka17在不同生理过程中调节神经可塑性的机制,可为治疗神经可塑性相关疾病提供新的启不。本研究利用质粒转染或慢病毒感染培养的皮层神经元,结合免疫细胞化学、组织化学和蛋白免疫印迹等实验方法,研究了 Ka17在自身位点Thr1590磷酸化、BDNF调节中对树突棘形态及结构的影响;通过行为学检测、蛋白免疫印迹和免疫组织化学法,利用基因敲除鼠研究了 Ka17在可卡因成瘾动物中对树突棘形成的作用,进一步探讨Ka17调节神经可塑性参与药物成瘾的机制本文的主要研究结果如下1、在体外培养的皮层转染神经元中,野生型Ka17过表达组、Ka17突变体Ka17T/A(Thr1590磷酸化位点沉默)表达组以及Ka17T/D(Thr1590磷酸化位点激活)表达组的树突棘密度均显著增加,但树突棘形态却不相同Ka17 T/D明显增加树突棘大小,而沉默Thr1590磷酸化位点的Ka17 T/A则引起树突棘萎缩2、与野生型Ka17过表达组对比,Ka17 T/D表达组神经元树突棘上NR2B及GluR1表达水平显著增加,而Ka17T/A表达组则无明显变化3、体外培养皮层神经元中添加BDNF,引起树突棘密度增加及Vglut1-PSD95共染阳性突触数目显著增加。用Ka17-shRNA质粒转染皮层神经元后,则可阻断BDNF的效应,不能增加树突棘密度及Vglutl-PSD95共染阳性突触数目。而阴性对照Scamble-shRNA质粒转染皮层神经元后,BDNF仍可引起神经元树突棘密度及Vlgut1-PSD95共染阳性突触数目明显增加。4、在大鼠VTA中,Ka17染色与TH染色重叠,可见多巴胺能神经元中有Ka17表达;在慢性可卡因注射后,Ka17与TH共染阳性神经元数目显著增加。5、慢性注射可卡因后,大鼠自发活动增强,高尔基染色显示VTA中多巴胺能神经元树突棘密度增加,Western Blot检测发现VTA中Ka17及PSD95含量上升。6、慢性可卡因注射后,野生型小鼠与Ka17基因敲除小鼠自发活动均增强,但在可卡因注射第6天时,野生型小鼠自发活动显著高于Ka17基因敲除小鼠;且野生型小鼠VTA中树突棘密度明显上升,而Ka17基因敲除小鼠则无明显变化。根据以上试验结果,得出以下结论:1、体外培养大鼠皮层神经元中,Ka17的Thr1590位点磷酸化后增加神经元树突棘密度,且诱导树突棘成熟,表明Thr1590位点在Ka17调节树突棘生长过程中起着重要作用。2、Ka17的Thr1590位点磷酸化对树突棘形态的调节作用是通过影响NR2B亚基型NMDA受体及膜表面AMPA受体的表达实现的。3、降低大鼠皮层神经元内源性Ka17的表达后,完全阻断BDNF增加树突棘密度与突触数目的作用,表明Ka17参与BDNF诱导皮层神经元树突棘生长及突触发生的过程。4、小鼠敲除Ka17基因后,降低了可卡因引起的自发活动增加的强度,完全阻碍了可卡因增加VTA多巴胺能神经元树突棘密度的作用,表明Ka17参与了可卡因诱导小鼠自发活动增强及VTA多巴胺能神经元树突棘生长的过程。综上所述,Ka17及其Thr1590磷酸化位点在调节树突棘的可塑性变化过程中扮演重要角色,且BDNF对神经可塑性的调控也是通过Ka17介导的。VTA多巴胺能神经元中的Ka17参与调控可卡因成瘾过程中神经元的可塑性变化。Ka17在更多神经系统疾病中的作用还需要更多的研究。