精神分裂症,自1911年被E.Bleule[1]提出以来,一直是困扰人类的难治性精神疾病。它是一组病因未明的精神疾病,多起病于青壮年,常出现感知、思维、情感、意志以及行为等多方面的障碍和精神活动的不协调;一般无意识障碍和明显的智能障碍,病程多迁延。最新研究显示,精神分裂症患者约占全球人口的0.85%,终生患病率约1-1.5%,不同国家和地区有所差异。精神分裂症的主要症状包括三类,即:阳性症状(幻觉、妄想、思维障碍和偏执等)、阴性症状(社交回避、兴趣缺失和思维贫乏等)和认知功能障碍(学习记忆障碍、注意和执行功能障碍等)。患者大多丧失劳动能力,给社会和家庭造成沉重负担。科学界针对精神分裂症的作用机制提出了多种假说,包括多巴胺(dopamine,DA)系统功能失调假说、谷氨酸系统功能低下假说、多巴胺/5-羟色胺(5-HT)平衡失调假说、5-HT和去甲肾上腺素功能障碍假说、GABA神经元退变假说以及神经发育异常假说等,其中以多巴胺系统功能失调假说占主导地位,因此作用于多巴胺受体的药物也是目前抗精神分裂症的首选药。现在临床常用的抗精神分裂症药主要分为典型和非典型两类。典型的抗精神分裂症药主要作用于多巴胺D2受体,对阳性症状效果较好,适用于短期使用,长期使用会引发锥体外系功能异常、迟发性运动障碍以及高泌乳素血症等不良反应;而非典型的抗精神分裂症药相对于典型的抗精神分裂症药而言与D2受体的亲和力相对较低,能结合其他受体,对阴性症状以及认知功能障碍效果较好,但长期使用会引起粒细胞缺乏和体重增加,也会出现锥体外系等不良反应。多巴胺D3受体是1990年成功克隆的,与D2受体有75-80%的同源性,与D2受体不同的是,D3受体主要分布在与运动功能无关的伏隔核、嗅结节等脑区,因此推测D3受体阻断剂在发挥抗精神分裂症作用时,锥体外系等不良反应可能会减弱,并可能具有改善阴性症状以及认知功能障碍的作用。本课题旨在对前期筛选发现的高选择性多巴胺D3受体阻断剂Y-QA31在多种精神分裂症动物模型中进行系统的抗精神分裂症药效学作用评价,以及对Y-QA31的作用机制进行初步研究,以期发现作用机制新、疗效好、副作用小的新型抗精神分裂症先导化合物。本课题的主要研究内容包括两部分:第一部分,药效学研究。针对精神分裂症的阳性症状、阴性症状、认知功能障碍以及已在临床使用的抗精神分裂症药物的主要经典不良反应选择不同的动物模型开展药效学研究;第二部分,药理作用机制研究。首先应用D3受体基因敲除小鼠来确证Y-QA31的抗精神分裂症作用是否与D3受体密切相关;然后通过高效液相结合电化学检测的方法,比较Y-QA31在发挥抗精神分裂症作用的同时对不同脑区DA、5-HT及其代谢产物含量的变化,分析这些变化与Y-QA31改善精神分裂症阳性症状和阴性症状中的神经生物学机制。一、药效学研究(一)Y-QA31抗精神分裂症阳性样症状作用。甲基苯丙胺(Methamphetamine,MA)或地卓西平马来酸盐(Dizocilpine,MK-801)或阿朴吗啡(Apomorphine,APO)引起实验动物出现的行为改变被认为是精神分裂症阳性样症状。本实验研究发现,MA可以显著诱发大、小鼠高活动性。Y-QA31(20-40 mg/kg,i.p.;40-80 mg/kg,p.o.和1.25-5 mg/kg,i.p.;20-40mg/kg,p.o.)可剂量依赖性地抑制MA诱发的大、小鼠活动性增加。Y-QA31单药在上述剂量范围内对大、小鼠的自发活动没有显著影响;MK-801可显著诱发大、小鼠高活动性。Y-QA31(10-40 mg/kg,i.p.;40-80 mg/kg,p.o.和0.625-5 mg/kg,i.p.;10-40 mg/kg,p.o.)可剂量依赖性地抑制MK-801诱发的大、小鼠活动增高。Y-QA31(80 mg/kg,p.o.)可以改善APO诱发的攀爬行为。这些实验结果提示Y-QA31具有抗精神分裂症阳性样症状的作用。(二)Y-QA31抗精神分裂症阴性样症状作用。在强迫游泳实验当中,氯胺酮(Ketamine,KET)引起实验动物出现的行为改变被认为是精神分裂症的阴性样症状。本实验研究发现,KET(30 mg/kg,i.p)可以显著诱发大鼠强迫游泳不动时间延长。小剂量Y-QA31(2 mg/kg,p.o.)可以显著缩短KET诱发的大鼠不动时间延长,但典型抗精神分裂症药氟哌啶醇(Haloperidol,Halo)则无效,且有延长不动时间的趋势。提示Y-QA31可能具有抗精神分裂症阴性样症状作用。(三)Y-QA31改善认知功能障碍作用。在水迷宫模型中,MK-801能显著延长大鼠逃避潜伏期,Y-QA31(1、2 mg/kg,p.o.)能显著缩短MK-801诱发的大鼠逃避潜伏期延长。在新奇物体识别模型中,MK-801显著诱发小鼠识别记忆障碍,Y-QA31(1 mg/kg,p.o.)能明显改善MK-801诱发的识别记忆障碍。在前脉冲抑制模型中,MA能诱发大、小鼠前脉冲抑制障碍,Y-QA31(5-40 mg/kg,p.o.)可剂量依赖性地改善MA诱发的大、小鼠前脉冲抑制障碍,而且Y-QA31单药对大鼠前脉冲抑制无影响。这些实验结果提示Y-QA31对精神分裂症认知功能障碍有改善作用。(四)Y-QA31抑制小鼠主动回避作用。条件性回避反应模型是一个具有高预测效度的模型。预测效度是指某个模型能够正确预测人类某种特定症状的可能性。预测效度高反映了对此模型有效的药物对抗精神分裂症均有较好的作用。在本实验中,Y-QA31(20-40 mg/kg,p.o.)能减少小鼠主动回避的次数,同时对逃避次数无显著影响,但效果略低于阳性药氟哌啶醇。(五)APO诱发低体温模型。APO(1.5 mg/kg,s.c.)可显著诱发小鼠低体温,Y-QA31(20、40 mg/kg,p.o.)对APO诱发的低体温有改善作用。(六)Y-QA31的不良反应低。Y-QA31的LD50是317.21 mg/kg(腹腔),明显大于阳性药氟哌啶醇和氯氮平;Y-QA31在较高剂量下(120-320 mg/kg,p.o.)方可出现显著的木僵,所用剂量显著低于阳性对照药,提示Y-QA31诱导锥体外系反应的作用较弱;Y-QA31对小鼠泌乳素的影响较小,仅在较高剂量下升高血液中的泌乳素含量。二、药理作用机制研究(一)Y-QA31抗精神分裂症样作用的主要作用靶点是多巴胺D3受体。本实验结果显示野生型和多巴胺D3受体敲除小鼠的基础自发活动没有显著性差异。MA(0.5 mg/kg)可以显著诱发野生型和敲除型小鼠的高活动性,而Y-QA31(20 mg/kg,p.o.)和Halo(0.16 mg/kg,p.o.)均可以显著抑制野生型和敲除型小鼠的高活动性,提示Y-QA31阻断MA诱发的高活动性不是由D3受体介导。MK-801(0.25 mg/kg)可以显著诱发野生型和敲除型小鼠的高活动性,Y-QA31(20 mg/kg,p.o.)对野生型小鼠的高活动性有显著的抑制作用,但对敲除型小鼠则无效,提示Y-QA31抗MK-801引起的精神分裂症阳性样症状是通过阻断多巴胺D3受体实现的。(二)Y-QA31抗精神分裂症样作用与其影响不同脑区单胺类神经递质含量相关。应用高效液相-电化学检测分析技术研究发现Y-QA31(1 mg/kg,p.o.)能显著降低纹状体的DA及其代谢产物DOPAC的含量以及5-HT的含量;MK-801预处理能显著升高伏隔核和纹状体的DA、5-HT及其代谢产物的含量,Y-QA31对MK-801改变伏隔核上述递质含量的作用具有抑制作用。非典型抗精神分裂症药氯氮平(Clozapine,Clo)1.25 mg/kg的作用效果与其相似,而氟哌啶醇则无此效应。提示Y-QA31抗MK-801引起的精神分裂症阳性样症状与其下调伏隔核内多巴胺和5-HT含量相关。综上所述:(1)Y-QA31对精神分裂症的阳性症状、阴性症状和认知功能障碍均有不同程度的改善作用,且锥体外系反应较轻;(2)Y-QA31可能是通过阻断多巴胺D3受体,下调伏隔核的单胺类神经递质发挥作用;(3)Y-QA31的作用机制不同于已有的抗精神分裂症药物,作用特点类似于非典型的抗精神分裂症药,与典型抗精神分裂症药明显不同。