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目的:半胱氨酸天冬氨酸特异性蛋白酶1(cysteinyl aspartate-specific protease-1,caspase-1)属于caspase家族成员之一,通常以无活性的酶原形式(pro-caspase-1)存在于细胞质中。当机体受到病原体或危险信号刺激时,caspase-1可被核苷酸结合寡聚化结构域样受体蛋白3(nucleotide-binding oligomerization domain-like receptor pyrin domain-containing protein3,NLRP3)等炎症小体激活,调控炎症反应和程序性细胞死亡。已有研究表明caspase-1参与多种神经精神疾病的调节,包括抑郁症、阿尔茨海默病、帕金森病。但caspase-1在可卡因成瘾中的作用尚不清楚。因此,本实验采用小鼠行为敏化模型研究caspase-1在可卡因成瘾中的作用和机制。 方法:采用自发活动的运动距离评价可卡因诱导的小鼠行为敏化;western blotting方法检测小鼠伏隔核(nucleus accumbens,NAc)caspase-1蛋白水平。采用慢病毒(lentivirus,LV)过表达caspase-1基因,并注射至小鼠NAc区,观察可卡因诱导的小鼠行为敏化。NAc脑区定位注射给予caspase-1抑制剂AC-YVAD-CMK,观察其对可卡因诱导的小鼠行为敏化影响。应用野生型(wild-type,WT)小鼠和caspase-1基因敲除(Caspase-1-/-)小鼠,观察caspase-1基因敲除对可卡因诱导的小鼠行为敏化影响。腹腔注射D1受体拮抗剂SCH23390,观察其对可卡因诱导的小鼠运动距离和NAc区caspase-1蛋白表达的影响。NAc脑区定位注射给予D1受体拮抗剂SCH23390,观察其对可卡因诱导的小鼠运动距离和NAc区caspase-1蛋白表达的影响。 结果:(1)连续5天腹腔注射可卡因(15mg/kg)增加小鼠自发活动的运动距离(control:2004±241cm;cocaine:14565±951.6cm,n=10-11,P<0.0001vs control)。戒断10天后可卡因诱导的小鼠自发活动运动距离亦显著增加(control:3735±272.7cm;cocaine:22741±576.9cm,n=7,P<0.0001vs control)。(2)Western blotting实验结果显示,连续腹腔注射可卡因(15mg/kg)5天后小鼠NAc caspase-1蛋白表达水平显著降低(control:100±4.269%;cocaine:33.49±6.651%,n=4,P<0.001vs control)。(3)小鼠NAc脑区过表达caspase-1(LV-Casp1)14天后,NAc区caspase-1蛋白表达水平显著增加(LV-GFP:94.73±2.975%;LV-caspase-1:106.2±1.221%,n=4,P<0.05vs control),并减少连续腹腔注射可卡因(15mg/kg)5天后小鼠的运动距离(LV-GFP+saline:1595±340.5cm;LV-GFP+cocaine:2624±646.3cm;LV-caspase-1+saline:7539±414.1cm;LV-caspase-1+cocaine:5073±455.1cm,n=7-9,P<0.01vs control)。(4)连续腹腔注射可卡因(15mg/kg)5天,戒断10天后再单次注射可卡因(10mg/kg)检测小鼠自发活动,发现LV-caspase-1+cocaine组小鼠的自发活动的运动距离较LV-GFP+cocaine组显著减少(LV-GFP+cocaine:13566±1255cm;LV-caspase-1+cocaine:8879±1657cm,n=5-6,P<0.05vsLV-GFP+cocaine)。(5)腹腔注射可卡因(15mg/kg)前30min,NAc脑区给予caspase-1抑制剂AC-YVAD-CMK(10μg/kg),连续5天后检测小鼠自发活动,发现AC-YVAD-CMK增加可卡因诱导的小鼠运动距离(saline+DMSO:4389±1062cm;saline+AC-YVAD-CMK:4423±1178cm;cocaine+DMSO:12051±583.5cm;cocaine+AC-YVAD-CMK:17875±1965cm,n=4-5,P<0.05vscocaine+DMSO)。(6)与WT小鼠比较,caspase-1基因敲除小鼠连续腹腔注射可卡因(15mg/kg)5天后运动距离显著减少(saline+WT:963.3±244.2cm;saline+Caspase-1-/-:1831±684.5cm;cocaine+WT:14292±918.6cm;cocaine+Caspase-1-/-:9268±875.1cm;n=4-9,P<0.01vs WT+Caspase-1-/-)。(7)腹腔注射可卡因(15mg/kg)前15min,腹腔注射D1受体拮抗剂SCH23390,连续5天后检测小鼠自发活动,发现SCH23390显著减少可卡因诱导的小鼠运动距离(saline+DMSO:4577±878.3cm;saline+SCH23390:1752±794.8cm cocaine+DMSO:13353±2534cm;cocaine+SCH23390:1815±681.2cm,n=6-7,P<0.001vs cocaine+DMSO)。(8)western blotting结果显示腹腔注射SCH23390不影响可卡因诱导的小鼠NAc脑区caspase-1表达(saline+DMSO:100±9.396%;saline+SCH23390:57.06±6.453%;cocaine+DMSO:74.37±4.98%,cocaine+SCH23390:77.69±9.269%,n=5-6,P=0.7583)。(9)在第7天腹腔注射可卡因(15mg/kg)前15min,NAc脑区注射D1受体拮抗剂SCH23390(20μg/kg),发现小鼠自发活动运动距离显著减少(saline+DMSO:2386±452.4cm;cocaine+DMSO:11576±1375cm;cocaine+SCH23390:2676±1404cm,n=4,P<0.01vs cocaine+DMSO)。(10)western blotting结果显示NAc脑区注射SCH23390阻断可卡因诱导的小鼠NAc脑区caspase-1蛋白表达降低(saline+DMSO:100±4.269%;cocaine+DMSO:33.49±6.651%;cocaine+SCH23390:122.2±8.667%,n=4,P<0.001vs cocaine+DMSO)。 结论:慢性可卡因暴露降低小鼠NAc脑区caspase-1蛋白表达水平。NAc脑区过表达caspase-1抑制可卡因诱导的小鼠行为敏化形成和表达,给予caspase-1拮抗剂AC-YVAD-CMK促进可卡因诱导的小鼠行为敏化的形成。敲除caspase-1基因抑制可卡因诱导的小鼠行为敏化的形成。NAc脑区注射D1受体拮抗剂SCH23390抑制小鼠行为敏化,拮抗可卡因诱导的小鼠NAc脑区caspase-1蛋白表达降低。