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莫达非尼是一种新型强效、低副作用的促觉醒药,主要用于发作性睡病等白天嗜睡症状的对症治疗。研究显示,莫达非尼能增加兴奋性递质儿茶酚胺类、5-HT、谷氨酸、orexin、组胺等的释放,降低脑内抑制性递质GABA水平。但这些研究结果始终无法清晰阐明莫达非尼促觉醒的关键环节,其作用机制有待阐明。本研究利用多巴胺D2受体(D2R)基因剔除(KO)及1型GABA转运体(GAT1)KO小鼠,结合药理学方法,利用高度自动化睡眠觉醒生物解析系统,观察莫达非尼对不同基因型小鼠、受体拮抗剂预处理小鼠的睡眠-觉醒特征的影响,探讨莫达非尼促觉醒的分子机制；同时,从基因到行为,解析D2R和GAT1在睡眠觉醒调节中的关键作用。
研究结果:
腹腔注射22.5、45、90和180mg/kg莫达非尼能剂量依赖地促进野生型(WT)小鼠觉醒,9小时觉醒总量分别是自身对照组的1.2、1.4、1.7和2.4倍,作用维持时间分别为1h、3h、5h和9h。30μt/kgSCH23390(D1R拮抗剂)仅能取消22.5mg/kg莫达非尼和部分阻断45mg/kg莫达非尼的促觉醒作用,而对90mg/kg和180mg/kg高剂量莫达非尼的作用无影响。2mg/kgRaclopride(D2R拮抗剂)不仅完全取消22.5mg/kg莫达非尼的促觉醒作用,而且能显著降低45、90和180mg/kg莫达非尼的作用。D2RKO小鼠能模拟D2R拮抗剂的效应,对莫达非尼的反应显著降低。D2RKO小鼠经30μg/kgSCH23390预处理后,对所有剂量组莫达非尼的促觉醒反应均完全丢失。另一方面,比较莫达非尼对GAT1KO小鼠与同系繁殖的野生型小鼠的促觉醒总量及觉醒维持时间,二种基因型动物间均无显著性差异。结果清楚表明:D1R和D2R是莫达非尼促觉醒作用的关键受体,GAT1不参与此作用。
D2RKO和GAT1KO小鼠睡眠觉醒行为特性:在基础状态下,D2RKO和GAT1KO小鼠睡眠节律表现正常。和WT小鼠相比,D2RKO小鼠觉醒时程缩短、觉醒时间显著减少、觉醒与NREM睡眠间转换次数增加,以关灯后4小时内变化尤为明显;在睡眠期唤醒D2RKO小鼠,再次入睡的潜伏期缩短,提示D2RKO小鼠觉醒维持困难。睡眠剥夺后的恢复期,D2RKO小鼠与WT小鼠睡眠深度均显著增加,二者无显著性差异,提示DER不参与NREM睡眠的内稳态调节。GAT1KO小鼠各时相中Theta波成分增加,REM睡眠时程延长,REM睡眠显著增加,NREM睡眠向REM睡眠的转换次数增加,以日间变化尤为明显。睡眠剥夺后的恢复期,GAT1KO小鼠无睡眠剥夺后睡眠深度增加反应,提示GAT1参与NREM睡眠的内稳态调节。
小结:
1.多巴胺能神经系统在莫达非尼促觉醒机制中发挥重要作用,D1R和D2R与莫达非尼促觉醒作用密切相关,其中D2R更为重要。
2.GAT1缺失不影响莫达非尼的觉醒作用,提示GABA能系统不直接参与莫达非尼促觉醒机制。
3.D2R是维持觉醒的重要受体,不参与NREM睡眠的内稳态调节。
4.GAT1与生理性REM睡眠调节密切相关,在睡眠内稳态调节中发挥重要作用。