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精神分裂症是一种反复发作的慢性迁延性疾病,患病率约占世界总人口的1%。患者往往表现为三种不同类型的症状：阳性症状(如妄想、幻觉),阴性症状和认知功能障碍(包括情感冷漠、社会退却、注意力减退、空间记忆减退)等。精神分裂症病因不明,发病机理复杂,其发病涉及多种学说、多条基因通路,但均不能完全解释精神分裂症的临床表现,治疗转归,该病的发病机理仍需要进一步的探索研究。MK-801,又名地佐环平,为非竞争性NMDA受体拮抗剂。NMDA受体是谷氨酸受体的一个亚型,广泛分布于大脑皮质、丘脑、海马、纹状体和脊髓,参与中枢兴奋性神经冲动的传导。MK-801通过阻断非竞争性NMDA受体模拟精神分裂症的阳性与阴性症状,而广泛应用于精神分裂症动物模型的建立。行为学研究应用MK-801制备的模型鼠感觉运动功能障碍,其学习和工作记忆、空间定位记忆能力均受到不同程度的损害,形态学检测显示脑皮层神经元空泡化,神经元胞体萎缩及树突断裂。体外研究表明,MK-801可降低小脑颗粒细胞的活性,促进凋亡蛋白的表达进而诱导细胞凋亡,并能抑制神经细胞突起的生长。国外学者曾应用MK-801损伤神经元,并作为精神分裂症的体外模型,分析相关的病理机制。非经典抗精神病药物又称为第二代抗精神病药物,与经典抗精神分裂症药物相比,非经典抗精神病药物在临床上得到广泛应用得益于其在发挥治疗精神分裂症作用时较少引起锥体外系反应等副作用,同时非经典抗精神病药物能降低患者脑体积减少的程度,有效发挥神经保护作用。帕潘立酮(paliperidone)是一种新型的非经典抗精神病药物,其临床治疗效果明显优于经典抗精神病药物。研究发现帕潘立酮通过提高细胞存活率、降低凋亡蛋白而发挥神经元保护作用。然而,帕潘立酮发挥神经元保护作用及其抗精神分裂症机制还清楚,需要进一步的研究。鉴于此,我们设计以下实验检测帕潘立酮的神经保护作用及其相关的分子学机制以及帕潘立酮抗精神分裂症的相关机制。在体外实验中,我们取材E15天胎鼠脑皮层神经元,行微管相关蛋白2(MAP-2)免疫细胞化学染色鉴定提取神经元的纯度,用不同浓度的MK-801毁损脑皮层神经元,同时加入帕潘立酮进行处理,通过检测神经元活性、乳酸脱氢酶(LDH)的释放、钙离子浓度及time course来观察其对神经元的保护作用,通过神经突起总长度及神经突起密度计数检测帕潘立酮对神经突起生长的影响,在进一步的分子机制研究中检测了与精神分裂症密切相关的信号通路Akt1/GSK3β的表达变化,并应用该通路的抑制剂LY294002处理培养的皮层神经元,通过Hoechst33342/PI染色及神经元活性分析验证帕潘立酮是否是通过Akt1/GSK3β信号通路发挥神经保护及抗精神分裂症作用。体内实验中,我们运用MK-801建立精神分裂症小鼠动物模型,并同时给予帕潘立酮药物处理,通过动物行为学检测、皮层组织Akt1/GSK3β蛋白表达的变化来分析帕潘立酮抗精神分裂症作用及可能的分子机制。结果显示,提取的胎鼠皮层神经元纯度高,绝大多数表达MAP-2。应用不同浓度的MK-801处理后,与正常对照组相比,神经元活性明显下降,LDH释放增多,神经突起总数目及神经突起密度均有不同程度的下降,细胞内钙离子浓度显著升高(P均<0.01),钙离子time course检测显示在360-720s时间范围内,细胞内钙离子荧光强度急剧升高(P<0.01), real-time PCR及western-blot检测结果显示Akt1/GSK3β信号通路表达下调(P<0.01)。加入帕潘立酮共处理后,与MK-801组相比,帕潘立酮能明显提高神经元活性,促进神经突起的生长,降低LDH释放及细胞内钙离子浓度的升高(P均<0.01),钙离子time course检测显示在360-720s时间范围内,细胞内钙离子荧光强度的升高被明显抑制(P<0.01),并能够上调Aktl/GSK3β信号通路的表达。帕潘立酮与MK-801共培养加入LY294002后,可明显抑制帕潘立酮的神经保护作用。体内结果显示,应用MK-801可成功建立精神分裂症小鼠动物模型,小鼠刻板性旋转次数及平衡木穿梭次数显著增加,额叶皮层脑组织p-Akt1及p-GSK3p表达明显下降。应用帕潘立酮治疗后,小鼠刻板性旋转及平衡木穿梭次数明显减少,额叶皮层p-Aktl及p-GSK3p表达上升。综上所述,本研究结果表明,帕潘立酮能明显保护MK-801造成的皮层神经元的损伤,改善模型鼠的症状,其可能的分子机制是通过上调Aktl/GSK3β信号通路发挥神经元保护及抗精神分裂症作用。