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目的:CYP2D是细胞色素P450(cytochrome P450,CYP450)酶系中重要的一种氧化代谢酶,参与20～30%临床药物和内源性物质如酪胺、色胺等的代谢。前期实验结果表明,CYP2D的表达可受外源性物质尼古丁和内源性物质雄激素的调控,并表现出组织特异性差异。CYP2D作为脑内CYPs表达最多的亚型之一,在小脑有广泛表达。本文拟通过抑制雄性小鼠小脑内CYP2D活性,观察小脑CYP2D的功能,并通过体内、外实验阐明生长激素(growth hormone,GH)对脑CYP2D的调控作用及其机制。方法:成年KM雄性小鼠利用脑立体定位仪在小脑深部核团(deep cerebellar nuclei,DCN)处埋置固定套管,定位给予CYP2D抑制剂奎宁。采用疲劳转棒仪和平衡木检测动物的运动协调和平衡能力,采用水迷宫检测动物的空间学习记忆能力,采用高架十字迷宫和旷场检测动物焦虑和探索能力。取生长激素受体(growth hormone receptor,GHR)敲除的雄性小鼠不同脑区和肝脏组织检测CYP2D6、PPARα、PPARγ mRNA水平变化。不同浓度生长激素脉冲式处理SH-SY5Y 细胞和 HepG2 细胞 24 h,检测 CYP2D6、PPARα、PPARy mRNA 水平。生理剂量生长激素脉冲式处理SH-SY5Y细胞,免疫荧光检测PPARα和PPARy蛋白水平。利用PPARα激动剂WY14643和PPARγ激动剂罗格列酮(Rosiglitazone,RO)在体给药,实时荧光定量RT-PCR检测CYP2D22 mRNA水平。PPARα抑制剂GW6471和PPARγ抑制剂GW9662处理SH-SY5Y细胞,利用实时荧光定量RT-PCR、Western blotting检测CYP2D6 mRNA和蛋白水平的变化。利用双荧光酶素报告系统,检测转录因子PPARα和PPARγ对CYP2D6启动子的调控作用。利用ChIP检测生长激素对PPARα和PPARγ与CYP2D6启动子结合水平的影响。结果:行为学实验结果表明,抑制小脑CYP2D可明显影响小鼠的空间学习记忆能力,探索能力也下降,并出现焦虑症状。GHR(-/-)雄性小鼠,额叶皮层、小脑、海马和纹状体的CYP2D表达显著低于野生型动物,但肝脏CYP2D水平不改变。GHR(-/-)雄性小鼠额叶皮层、小脑、海马和纹状体的PPARα表达量较野生小鼠分别升高2.08倍、5.06倍、6.52倍、5.09倍,肝脏PPARα较野生小鼠升高1.3倍。与野生型小鼠相比,GHR敲除使得额叶皮层和海马PPARγ表达量降低,但纹状体和小脑PPARγ不变;同时,GHR敲除使得肝脏PPARy升高4.6倍。脉冲式生理剂量GH处理使SH-SY5Y细胞CYP2D6 mRNA水平升高了 1.86倍,PPARα mRNA 降低了 36.78%,PPARγmRNA 升高了 1.59 倍;HepG2 细胞中,CYP2D6 mRNA未见改变,PPARα mRNA降低了 22%,而PPARγ水平降低12%。SH-SY5Y 细胞给予 PPARα抑制剂 GW6471,CYP2D6 mRNA 水平升高 1.32倍,蛋白水平升高1.43倍;给予PPARy抑制剂GW9662,CYP2D6 mRNA水平降低74.76%,蛋白水平降低40.93%。动物给予PPARα激动剂WY14643,肝脏和小脑脑区的CYP2D22 mRNA水平下降,PPARγ激动剂Rosiglitazone则使得CYP2D22 mRNA水平上升。转录因子PPARα、PPARγ均可与CYP2D6基因启动子结合,PPARα抑制CYP2D6启动子活化,而PPARγ激活其转录。脉冲式生理剂量GH使PPARα同CYP2D6启动子的结合降低了 40%,而PPARy与CYP2D6启动子的结合升高了 1.63倍。结论:脑CYP2D可能参与中枢学习记忆功能。生长激素雄性分泌模式对脑CYP2D表达调控具有器官选择性,通过影响不同脑区和肝脏PPARs表达及PPARs与CYP2D启动子的结合,特异性诱导脑内CYP2D表达,而不影响肝脏CYP2D水平。数据提示,生长激素可能通过器官特异性调控脑CYP2D表达,而特异性改变中枢神经系统的重要内源性物质代谢与合成(如5-羟色胺等神经递质)。此外,在一些疾病使用激素(如生长激素、性激素)或手术进行治疗过程中,亦可能影响脑CYP2D表达,进而改变CYP2D介导的中枢活性物质的神经生理与药理学效应。