文章从以下两部分就水通道蛋白4敲除对可卡因诱导成瘾行为的影响及机制进行了综述。　　第一部分 AQP4敲除对可卡因诱导的成瘾行为和突触可塑性的影响　　目的:水通道蛋白-4(AQP4)广泛表达于脑组织的星形胶质细胞上,其主要功能是维持脑内水的稳态。星形胶质细胞参与中枢神经系统许多的生理病理过程,最近的研究表明胶质细胞在成瘾过程中发挥着重要作用。AQP4可参与胶质细胞功能的调节,因此本实验通过AQP4基因敲除小鼠,研究AQP4在可卡因(cocaine,COC)诱导的行为学反应和奖赏行为相关脑区突触可塑性中的作用。　　方法:1.用western blotting和RT-PCR的方法,观察AQP4野生型(WT)小鼠可卡因慢性暴露后奖赏行为相关脑区前额皮层(PFC)、纹状体(CPu)以及伏隔核区(NAc)的AQP4表达。2.通过行为学方法(敏化行为、条件位置偏好)研究AQP4敲除(KO)对可卡因成瘾行为的影响。3.采用离体场电位记录方法,观察AQP4敲除对小鼠NAc区基础突触传递和长时程抑制(LTD)的影响。　　结果:1.Western blotting和RT-PCR结果显示,给予0.1％可卡因(10 mg/kg)腹腔注射(ip)7天后,AQP4 WT小鼠NAc区AQP4的表达明显增加,而PFC和CPu区AQP4表达无明显变化,提示AQP4参与了可卡因成瘾过程。　　2.敏化行为实验发现,腹腔注射生理盐水(NS,ip,10 mg/kg,7天)对AQP4 WT和KO小鼠的自发活动无明显影响(WT+NS:821±69 cm,n=14;KO+NS:880±70 cm,n=14),提示AQP4敲除不影响动物的基础运动状态。而连续给予可卡因腹腔注射,结果发现:WT小鼠自发活动(WT+COC:5704±346 cm,n=33)明显多于KO小鼠(KO+COC:3816±306 cm,n=22)。以停留伴药箱侧时间比(preference time ratio,PTR)作为条件位置偏好的统计指标,WT小鼠对可卡因表现出明显的条件性位置偏好,而KO小鼠则无明显条件位置偏好现象(p<0.05)。这些结果提示AQP4对可卡因引起的成瘾行为是必须的。　　3.电生理实验发现,AQP4敲除不影响NAc区双波比例(PPR)和输入-输出反应,提示AQP4敲除不影响突触前功能。13 Hz的低频刺激(10 min)诱发NAc区代谢性谷氨酸受体依赖的LTD结果发现,WT小鼠和KO小鼠之间无明显差异;而给予1 Hz的低频刺激(15 min)诱发NMDA受体依赖性LTD时,WT小鼠NAc区可诱发正常的LTD(WT:66.7±2.5％,n=9),而KO小鼠LTD则明显受损(KO:84.7±1.8％, n=7)。　　结论:慢性可卡因暴露明显增加小鼠NAc区AQP4表达,而PFC和CPu区AQP4表达不受影响。敲除AQP4可明显抑制慢性可卡因暴露引起的行为敏化和条件性位置偏好,并抑制NAc区与成瘾密切相关的NMDA受体依赖的LTD,提示AQP4参与了可卡因成瘾行为过程。　　第二部分D-丝氨酸在AQP4敲除所致可卡因成瘾行为改变中的作用　　目的:星形胶质除了基本的营养和支持功能外,也参与了很多信号调控过程。D-丝氨酸(D-serine)作为一种重要的胶质细胞分泌的递质,是NMDA受体的内源性协同激动剂,对于 LTP的诱导是必须的。最近有实验证明,低频刺激引起的内源性D-serine释放参与LTD的诱导;而外源性给予D-serine则通过增强NMDA受体的功能来调节海马 CA1区的LTD。考虑到 AQP4敲除特异性损伤 NAc区电刺激诱发的NMDA受体依赖性LTD,因此,本部分实验研究D-serine是否介导AQP4敲除引起的突触可塑性和可卡因诱导的小鼠成瘾行为的改变。　　方法:1.细胞外场电位记录AQP4 KO小鼠NAc区的LTD,观察D-serine(5,10μM)急性孵育脑片后 LTD的变化。2.采用行为学方法(行为敏化、条件位置偏好),观察腹腔注射D-serine(ip,20 mg/kg,100 mg/kg,500 mg/kg)对AQP4 WT和KO小鼠的可卡因成瘾行为的影响。　　结果:1.场电位实验发现,5μM D-serine孵育脑片20 min对AQP4 KO小鼠NAc区的LTD影响不明显;10μM D-serine不影响基础fEPSP,但可显著逆转KO小鼠NAc区NMDA受体依赖的LTD(KO+D-serine:55.38±2.14％,n=7;KO:84.7±1.8％, n=7,p<0.05 vs KO+D-serine)。2.行为学实验结果显示,500 mg/kg D-serine腹腔注射对 AQP4 WT小鼠和KO小鼠的正常行为均无影响。D-serine浓度依赖性地拮抗AQP4敲除对可卡因成瘾行为的抑制作用。其中500 mg/kg D-serine明显增加AQP4 KO小鼠对可卡因诱导自发活动(KO+500 mg/kg D-serine+COC=5145±375 cm,n=12;KO+COC=3816±306 cm,n=22,p<0.05 vs KO+500 mg/kg D-serine+COC)。以停留伴药箱侧时间比(preference time ratio,PTR)作为条件位置偏好的统计指标,结果显示,D-serine(500 mg/kg)可明显恢复AQP4 KO小鼠对可卡因诱导的条件位置偏好(KO+D-serine+COC:PTR=45.45±2.66％,n=8,p<0.05 vs KO+NS)。　　结论:外源性给予D-serine可逆转AQP4敲除鼠NAc区NMDA受体依赖的LTD损伤;腹腔注射D-serine可恢复AQP4敲除所致可卡因成瘾行为的抑制。这些结果提示AQP4敲除是通过影响胶质细胞的D-serine释放从而改变可卡因成瘾行为。