药物依赖（成瘾）是一种慢性脑疾病,即反复使用成瘾物质如阿片类物质会导致失去控制的渴求和觅药行为以及戒断后的躯体和心理依赖性症状。值得注意的是,反复摄食阿片类物质最终发展为阿片类物质依赖的人群比例仅为大约20%,清楚地提示阿片类物质依赖存在显著地个体易感性,对其机制和治疗策略展开研究仍然是迫切的现实需要。成瘾一旦发生,终生难忘,说明学习和记忆功能在这个过程中有重要作用。例如,场景记忆和奖赏记忆的关联,可形成强烈和持久的记忆,是药物依赖的神经生物学机制之一。因此,场景记忆和奖赏记忆相关信息的存储和提取的分子机制研究对药物依赖的机制研究和治疗策略开发尤为关键。近来,有关铁代谢异常与药物依赖的关系越来越受到重视。临床研究发现,可卡因成瘾者表现出苍白球内铁的过量积累,与吸食可卡因的时间长短密切相关。这表明,可卡因成瘾导致铁调节失调。实验室前期研究结果显示,Clk1+/-小鼠甲基苯丙胺条件位置偏爱形成障碍,并增加了纹状体和海马质膜中多巴胺转运体（dopamine transporters,DAT）的表达。值得关注的是,Clk1+/-小鼠海马和纹状体内的铁含量明显降低,可能是由于小鼠体内Clk1缺失引起缺氧诱导因子1α（hypoxia-inducible factor-1α,HIF-1α）表达上调进而导致铁外排蛋白1（ferroportin 1,FPN1）的表达增加。提示铁可能在Clk1+/-小鼠甲基苯丙胺条件位置偏爱形成障碍中有关键作用,药物依赖的易感性可能受到脑内铁含量的调控。随后我们的研究显示（未发表）,低铁饲养小鼠的吗啡条件位置偏爱（morphine conditioned place preference,mCPP）和吗啡条件位置厌恶（morphine conditioned place aversion,mCPA）形成障碍且同时伴随着海马和纹状体脑区铁含量的显著降低。本课题以实验室前期工作为基础,着重研究铁含量对吗啡成瘾记忆的影响及其机制研究。利用mCPP、mCPA分别检测吗啡暴露导致的正性成瘾记忆和纳洛酮促戒断导致的负性成瘾记忆,利用Morris水迷宫（Morris water maze,MWM）、场景恐惧条件反射（contextual fearconditioning,CFC）分别检测空间记忆和场景恐惧记忆。我们首先探究了低铁对小鼠基础认知、焦虑抑郁样行为的影响。利用旷场自发活动、新事物识别以及强迫游泳测试了正常饲养和低铁饲养小鼠,发现两组之间在这些测试的行为学指标中无差异。为了进一步探讨铁含量对mCPP和mCPA记忆形成的影响,我们使用了低铁造模后在正常饲养条件下饲养21天的方式进行补铁,以期检测是否能够挽救低铁饲养对mCPP和mCPA的损伤。采用递增剂量的吗啡暴露5天,然后给予纳洛酮促戒断,将动物随机放置于条件位置测试装置的A或B箱,作为CPA造模。24小时后检测动物回避A或B箱的行为,作为CPA测试。发现,仅正常饲养组对吗啡形成了 CPA记忆;低铁饲养以及补铁饲养的吗啡组均未形成CPA记忆。与此一致,仅正常饲养组对吗啡形成了 CPP记忆,其他组均未形成CPP记忆。这表明,低铁可抑制mCPP和mCPA记忆形成,而补铁对已建立的mCPP和mCPA记忆损伤并无挽救作用,提示成瘾记忆损伤一旦形成,此时即使再补铁亦不能恢复损伤的记忆。我们接着探索了已经形成mCPP记忆后,给予低铁饲养是否影响记忆维持或消退。结果显示,低铁饲养吗啡组与正常饲养吗啡组的偏爱评分无显著差异,提示mCPP形成后,低铁并不影响mCPP记忆的消退。进一步,我们发现低铁损伤了吗啡暴露下的空间学习和记忆提取能力以及场景恐惧学习和记忆提取能力。以上结果表明,低铁饲养可降低海马和纹状体脑区的铁含量,并损伤mCPP记忆、mCPA记忆以及吗啡暴露下的空间和场景恐惧学习记忆,这些学习记忆均与背侧海马CA1功能密切相关,因此背侧海马CA1可能是低铁作用的关键脑区之一。为了进一步验证这一发现,我们采用背侧海马CA1内直接注射去铁酮（deferiprone,DFP）（美国FDA于2011年批准上市的铁螯合剂）的方法选择性降低该脑区铁含量,结果显示,双侧海马CA1给予DFP,降低自发活动总运动距离且有效抑制mCPP记忆形成。综上所述,本研究获得了一些全新发现。低铁损伤吗啡暴露下多种类型的学习记忆,包括CPP正性记忆、CPA负性记忆、空间记忆和场景恐惧记忆,但不影响小鼠基础状态下的空间和场景恐惧记忆。其中背侧海马CA1可能是关键脑区,因为背侧海马CA1内直接注射DFP同样导致mCPP记忆损伤。结合本实验室的其它发现,以上结果提示低铁可能干扰背侧海马CA1内多巴胺的活动从而在阿片类物质暴露下损伤小鼠的学习和记忆能力,这可能是低铁抑制成瘾行为的机制之一。这些发现为理解铁代谢影响阿片类物质成瘾的神经机制以及发展铁代谢相关的成瘾防治新途径提供了新证据,具有一定的科学意义和应用价值。