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目的:本实验用全细胞膜片钳技术,观察吗啡慢性处理对大鼠皮层神经元瞬时外向钾电流(Transient outward potassium current,IA)的影响,以期阐明吗啡在细胞功能上所导致的变化,并在此基础上,用与药物成瘾有关的信号转导相关蛋白AGS3(activators of G proteinsignaling 3,AGS3)的抗体阻断AGS3的作用,观察其对IA的影响,从而进一步探讨AGS3蛋白在吗啡成瘾中的作用机制,为更好地研究治疗成瘾的药物提供依据。
方法:将实验分为四组:对照组;吗啡慢性处理组;AGS3抗体对吗啡慢性处理IA电流的影响,即吗啡加AGS3抗体组;AGS3抗体对空白照组IA电流的影响,即对照组加AGS3抗体。各组的细胞通过原代培养乳大鼠皮质神经元的方法获取,选取立体感强、形态典型的神经元,采用全细胞膜片钳技术记录IA,进行以下实验:
①培养大鼠皮层神经元IA的特性及鉴定;
②在全细胞构型下,吗啡对IA的影响;
③三种不同浓度AGS3抗体对吗啡慢性处理大鼠皮层神经元IA的电流密度一电压(current.voltage,I-V)曲线的影响;
④抗体对空白对照组大鼠皮层神经元IA的影响。实验中保持电位(holding potential,HP)为-65 mV,测试电位(test potential,TP)范围为-55 mV到+65 mV,脉冲阶越步长为10 mV,共13次阶跃,钳制时间(clamp time,CT)为300 ms,刺激频率为0.5 Hz,实验中通道电流经膜片钳放大器(Axopatch 200B)放大,再用pClamp10.0软件的数据采集系统采样和分析。
结果:记录到一快速激活并快速失活的外向电流,该电流可被2 mM的特异性IA阻断剂4-AP所阻断,即证实该电流为IA。实验中用终浓度是10 μM的吗啡处理细胞48 h,当测试电位是+55 mV时,与对照组相比,电流密度分别为67.44±7.25 pA/pF(n=8)和37.2±6.47 pA/pF(n=8),两组相比具有显著性差异(P<0.005);用电极液配制10-3 μg/L、10-2 μg/L、10-1 μg/L三种不同浓度的AGS3抗体,抗体对空白对照组神经元电流密度没有显著的影响(P>0.05,n=8);抗体分别作用于吗啡处理的皮质神经元,当测试电位是+55mV时:A.抗体浓度为10-3μg/L时,电流密度从64.52±15.50pA/pF降低到62.76±9.96 pA/pF,电流密度抑制了2.72%(n=5);B.抗体浓度为10-2μg/L,电流密度从67.44±18.25 pA/pF降低到41.61±12.70 pA/pF,电流密度抑制了38.30%(n=8);C.抗体浓度为10-1μg/L时,电流密度从63.28±15.94 pA/pF降低到35.06±5.67pA/pF,电流密度抑制了44.60%(n=4),用不同浓度的抗体组前后进行比较,10-3μg/L AGS3抗体对吗啡慢性处理大脑皮质神经细胞IA电流密度的影响无统计学差异(P>0.05),10-2μg/L和10-1μg/L AGS3抗体对吗啡慢性处理大脑皮质神经细胞IA电流密度均有抑制作用,有统计学差异(p<0.01),但此两组问效应无统计学差异(p>0.05),所以用较小的10-2μg/L抗体浓度观察其对吗啡处理组IA的影响。AGS3抗体能抑制吗啡引起的电流密度的升高。
结论:
①吗啡慢性处理能增加乳大鼠皮质神经元IA电流密度,表明成瘾机体该脑区神经元IA通道的开放增加,且成瘾引起的细胞生物学改变可能与IA相关;
②AGS3抗体能抑制吗啡引起的IA电流密度的升高,表明AGS3蛋白存在于成瘾机体中,且参与了与机体成瘾有关的信号传导通路,该通路能对IA通道进行调节;
③AGS3抗体对空白对照组大脑皮质神经元IA电流密度无显著影响,表明AGS3蛋白在正常机体中不存或含量甚微,或在正常机体中不参与IA相关的信号传导通路,同时也说明AGS3蛋白与成瘾相关的信号转导通路有关。