1、2022 年 12 月第 30 卷 第 8 期中国实验动物学报ACTA LABORATORIUM ANIMALIS SCIENTIA SINICADecember 2022Vol.30 No.8吉春燕,汪澳哲,吕媛媛,等.有氧运动对尼古丁戒断小鼠 VTA 多巴胺神经元抑制性突触传递效能的影响 J.中国实验动物学报,2022,30(8):1023-1033.Ji CY,Wang AZ,Lyu YY,et al.Effects of aerobic exercise on inhibitory synaptic transmission in ventral tegmental area dopa
2、mine neurons of mice with nicotine withdrawal J.Acta Lab Anim Sci Sin,2022,30(8):1023-1033.Doi:10.3969/j.issn.1005-4847.2022.08.002基金项目国家自然科学基金(32000838),中国博士后科学基金(2019T120067),中央高校基本科研业务费专项资金(校 2020038)。Funded by the National Natural Science Foundation of China(32000838),China Postdoctoral Science
3、Foundation(2019T120067),Chinese Universities Scientific Fund(BSU2020038).作者简介吉春燕(1998),女,在读硕士研究生,研究方向:运动生理学。Email:m18813073517 通信作者李岩(1988),男,副教授,博士,研究方向:运动与神经可塑性,运动与健康促进。Email:bsuliyan 有氧运动对尼古丁戒断小鼠 VTA 多巴胺神经元抑制性突触传递效能的影响吉春燕1,汪澳哲1,吕媛媛2,3,赵丽1,2,李岩1,2(1.北京体育大学运动人体科学学院,北京 100084;2.北京体育大学运动与体质健康教育部重点实验室
4、,北京 100084;3.北京体育大学中国运动与健康研究院,北京 100084)【摘要】目的 探究中等强度有氧运动对尼古丁戒断小鼠 VTA 多巴胺神经元抑制性突触可塑性的影响,以期为运动减少尼古丁复吸提供一定的实验依据。方法8 周龄雄性 C57BL/6 小鼠随机分为生理盐水安静组(SS组)、生理盐水运动组(SE 组)、尼古丁安静戒断组(NS 组)、尼古丁运动戒断组(NE 组),采用条件性位置偏爱实验建立小鼠尼古丁成瘾模型。之后停止给药,SE 组和 NE 组小鼠进行连续 2 周的中等强度有氧运动干预,SS 组和 NS组小鼠自由饮食及进水。采用条件性位置偏爱实验检测小鼠尼古丁复吸行为。使用全细胞膜
5、片钳技术记录 VTA多巴胺神经元的自发抑制性突触后电流(sIPSC)、微小抑制性突触后电流(mIPSC)和抑制性突触后电流配对脉冲比(IPSC PPR)。使用免疫荧光染色检测 VTA-氨基丁酸限速酶 GAD67 的表达。结果(1)NS 组 CPP 得分高于SS 组,NE 组 CPP 得分低于 NS 组;(2)NS 组 sIPSC 的平均频率和平均幅度高于 SS 组,NE 组 sIPSC 的平均频率和平均幅度低于 NS 组;(3)NS 组 mIPSC 的平均频率和平均幅度高于 SS 组,NE 组 mIPSC 的平均频率和平均幅度低于NS 组;(4)20 ms 和 50 ms 刺激间隔时,NS 组
6、的 IPSC PPR 小于 SS 组,NE 组的 IPSC PPR 大于 NS 组;(5)NS 组 VTA GAD67 蛋白表达低于 SS 组,NE 组 VTA GAD67 蛋白表达高于 NS 组。结论 2 周的中等强度有氧运动减少尼古丁戒断模型 VTA 多巴胺神经元突触前 GABA 释放,下调突触后 GABAA受体的数量和/或功能,减弱抑制性突触传递效能,这可能是有氧运动减少尼古丁复吸的机制之一。【关键词】有氧运动;戒断;多巴胺;突触可塑性;小鼠【中图分类号】Q95-33 【文献标识码】A 【文章编号】1005-4847(2022)08-1023-11Effects of aerobic e
7、xercise on inhibitory synaptic transmission in ventral tegmental area dopamine neurons of mice with nicotine withdrawalJI Chunyan1,WANG Aozhe1,LYU Yuanyuan2,3,ZHAO Li1,2,LI Yan1,2(1.College of Sport Science,Beijing Sport University,Beijing 100084,China.2.Key Laboratory of Physical Fitness and Exerci
8、se,Ministry of Education,Beijing Sport University,Beijing 100084.3.China Institute of Sport and Health Science,Beijing Sport University,Beijing 100084)Corresponding author:LI Yan.E-mail:bsuliyan 【Abstract】ObjectiveTo investigate the effects of aerobic exercise on the inhibitory synaptic plasticity o
9、f the ventral tegmental area(VTA)dopamine neurons of mice with nicotine withdrawal.Methods Eight-week-old male C57BL/6 mice were randomly divided into a saline sedentary(SS)group,saline exercise(SE)group,nicotine sedentary(NS)中国实验动物学报 2022 年 12 月第 30 卷第 8 期 Acta Lab Anim Sci Sin,December 2022,Vol.30
10、,No.8group,and nicotine exercise(NE)group following the conditioned place preference(CPP)paradigm.During abstinence,SE and NE group mice were subjected to a moderate-intensity treadmill running protocol for 2 weeks.The CPP paradigm was used to test nicotine-seeking behavior of mice after nicotine wi
11、thdrawal.The whole-cell patch clamp was used to record the spontaneous inhibitory postsynaptic current(sIPSC),the miniature IPSC(mIPSC),and the IPSC paired-pulse ratio(PPR)of dopamine neurons in the VTA.Immunofluorescence staining was used to detect the expression of GAD67 in the VTA.Results(1)The C
12、PP score was higher in the NS than SS group and lower in the NE than NS group.(2)The mean frequency and amplitude of the sIPSC were higher in the NS than SS group and lower in the NE than NS group.(3)The mean frequency and amplitude of the mIPSC were higher in the NS than SS group and lower in the N
13、E than NS group.(4)At the 20 ms and 50 ms interstimulus intervals,the IPSC PPR was lower in the NS than SS group and higher in the NE than NS group.(5)The fluorescence intensity of GAD67 was lower in the NS than SS group and higher in the NE than NS group.Conclusions 2 weeks moderate intensity aerob
14、ic exercise reduces presynaptic GABA release,down-regulates the number and/or function of postsynaptic GABAA receptors in VTA dopamine neurons,and these decreased inhibitory synaptic transmission may represent a potential mechanism by which aerobic exercise attenuates nicotine seeking during abstine
15、nce.【Keywords】aerobic exercise;withdrawal;dopamine;synaptic plasticity;mouseConflicts of Interest:The authors declare no conflict of interest.吸烟会增加罹患心脑血管疾病、呼吸系统疾病、精神障碍、恶性肿瘤等多种疾病的发病率,每年导致全球 800 多万人死亡,给全世界造成巨大的经济压力和社会负担1。烟草依赖的主要原因是尼古丁成瘾,其主要特征有:用药后的欣快感、撤药后的戒断症状以及对药物持续性的强烈渴求2。复吸是治疗成瘾最大的难题。目前国际平均药物复吸率近 9
16、1%,我国药物复吸率为 90%3。戒断过程中患者会因为突然缺失药物出现戒断症状,包括食欲增加、心率降低等躯体症状和焦虑、快感缺失、认知障碍和工作记忆障碍等情感症状4。戒断症状引起的强烈渴求是导致戒烟者复吸率居高不下的重要原因,探究戒断期中枢神经系统的变化,寻找引发强烈药物渴求的中枢机制进而降低复吸率,是治疗和控制成瘾性疾病的重要策略5。由中 脑 腹 侧 被 盖 区(ventral tegmental area,VTA)的多巴胺(dopamine,DA)神经元投射至伏隔核(nucleus accumbens,NAc)的奖赏环路的结构异常和功能紊乱是导致成瘾形成和戒断后复吸的重要原因6。在成瘾形成过程中,各类成瘾性药物直接或者间接地增强 VTA 的多巴胺神经元在其下游脑区的多巴胺释放,使机体产生强烈的欣快感和正性强化作用从而启动成瘾7。在戒断过程中,VTA-NAc 的多巴胺投射会发生相反的变化。戒除各种成瘾药物会导致 NAc 基础多巴胺的减少8,从而引起快感缺失等负性情绪反应并激发药物渴求。多巴胺的释放受到神经元兴奋水平的影响,吗啡、尼古丁戒断后 VTA 多巴胺神经元放电频率均出现降低9,
