趙林波　趙永娜

【摘要】藥物依賴形成機制復雜，涉及多腦區(qū)、多受體信號通路的共同調(diào)節(jié)。G蛋白信號調(diào)節(jié)因子4（RGS4）可通過作用于多巴胺、阿片、代謝型谷氨酸等受體系統(tǒng)參與藥物依賴形成的調(diào)節(jié)。筆者以RGS4為靶點，通過對多巴胺、阿片、代謝型谷氨酸受體系統(tǒng)的影響闡述RGS4在藥物依賴相關(guān)受體信號通路中的調(diào)節(jié)作用。

【關(guān)鍵詞】G蛋白偶聯(lián)受體調(diào)控因子4；藥物依賴；多巴胺受體；阿片受體；代謝型谷氨酸受體

【中圖分類號】R74，R963【文獻標志碼】 A【文章編號】1007-8517（2015）08-0026-02

藥物依賴（Drug dependence）又稱藥物成癮，是一種以強迫性覓藥、無限制用藥、中斷用藥后出現(xiàn)戒斷癥狀為典型特征的慢性復發(fā)性腦病[1]。其發(fā)生發(fā)展機理十分復雜，涉及不同藥物及腦內(nèi)多個腦區(qū)、多條神經(jīng)環(huán)路、多受體信號分子的共同調(diào)節(jié)，通過改變神經(jīng)遞質(zhì)的數(shù)量，受體數(shù)量、活性及下游細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導因子活性或轉(zhuǎn)導途徑等導致藥物依賴形成[2-4]。藥物依賴主要與腦內(nèi)三個系統(tǒng)密切相關(guān)：（1）中腦-邊緣多巴胺系統(tǒng)（Mesolimbic dopamine system， MLDS）[5]；（2）阿片受體系統(tǒng)[6]；（3）谷氨酸遞質(zhì)受體系統(tǒng)[7]。盡管不同成癮藥物有不同藥理學機理，但是無論急性還是慢性暴露于成癮藥物后都產(chǎn)生相似的作用，即藥物獎賞和戒斷后的負性情感效應(yīng)[1]。G蛋白信號調(diào)節(jié)因子4（Regulator of G-protein signaling 4，RGS4）是G蛋白偶聯(lián)受體（G-protein-coupled receptor，GPCR）的負性調(diào)節(jié)因子，可通過加速G蛋白水解失活而“關(guān)閉”相關(guān)信號因子的傳導[8]，在藥物依賴形成中扮演了重要角色。

1RGS4的結(jié)構(gòu)、功能及分布

RGS是一組分子大小不同，具有多種功能的蛋白質(zhì)大家族，它們都有一個保守的約由120個氨基酸組成且具有GTPase激活蛋白（GTPase-activating proteins，GAPs）活性的RGS結(jié)構(gòu)域，主要作用于Gαi和Gαq亞家族GPCR介導的信號通路，可將GTP水解速度提高100～1000倍，縮短激活的GTP-Gai（Gaq）的半衰期，從而加速G蛋白信號通路的“關(guān)閉”。所以，RGS是GPCR重要的負性調(diào)節(jié)因子。RGS4是RGS蛋白大家族中含量較多的一員，結(jié)構(gòu)簡單，僅含一個RGS結(jié)構(gòu)域，沒有發(fā)揮調(diào)控功能的結(jié)構(gòu)域。RGS4能削弱與Gαi和Gαq亞基偶聯(lián)的受體信號因子作用的持續(xù)時間及強度。RGS4可與GPCR、Gαq、PLCβ1形成穩(wěn)定復合物，從而阻斷PLC系統(tǒng)介導的磷脂酰肌醇/Ca2+信號；另外，RGS4還與Gβγ有弱的相互作用，激活其他離子通道而發(fā)揮效用[8-9]。

RGS4在人腦或者大、小鼠腦中均有較高的表達水平且表達區(qū)域分布廣泛，主要在額葉皮質(zhì)、杏仁核、藍斑、紋狀體、海馬等腦區(qū)含量豐富[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，RGS4在精神分裂癥[12]、帕金森病[13]等精神疾病的發(fā)生發(fā)展中起了重要作用。另外，RGS4可參與可卡因、嗎啡、苯丙胺等成癮性藥物急慢性給藥的調(diào)節(jié)[14-15]，作為GPCR的負性調(diào)節(jié)因子，RGS4可通過與受體、效應(yīng)器酶、支架蛋白和其它信號分子共同形成復雜的信號分子轉(zhuǎn)導復合物，影響其他信號分子的細胞內(nèi)定位、活性以及穩(wěn)定性而參與藥物依賴形成[16-17]。

2RGS4在藥物依賴信號通路中的調(diào)節(jié)

2.1RGS4在多巴胺受體信號通路中的調(diào)節(jié)作用多巴胺系統(tǒng)是公認的參與藥物依賴形成的經(jīng)典的神經(jīng)遞質(zhì)受體系統(tǒng)，大多數(shù)成癮藥物主要作用于多巴胺（Dopamine， DA）受體使DA遞質(zhì)釋放增加，DA是動機活動和產(chǎn)生欣快感的重要神經(jīng)遞質(zhì)，是藥物依賴中精神依賴和強化效應(yīng)形成的重要因素[5]。多巴胺受體（Dopamine receptor， DAR）屬于G蛋白偶聯(lián)受體，RGS4可通過與DAR不同亞型間的相互作用而參與藥物依賴的調(diào)節(jié)。已有研究發(fā)現(xiàn)，精神興奮藥的使用可不同程度調(diào)節(jié)RGS4基因的表達，這可能是通過D1R和D2R受體介導的，D1受體激活可降低RGS4表達，而D2R激活則可增加RGS4的表達。RGS4mRNA在紋狀體表達豐富，與D1和D2受體存在共表達，在不同時間點使用D1R拮抗劑和D2R激動劑后，RGS4mRNA表達水平的改變與DAR被占據(jù)可同時檢測到，RGS4mRNA出現(xiàn)延遲性的僅持續(xù)短時間的表達上調(diào)，而使用D2R拮抗劑后發(fā)現(xiàn)RGS4mRNA表達下調(diào)[18-19]。成癮性藥物可影響大腦RGS4的表達，Schwendt[14]等發(fā)現(xiàn)，慢性間斷性或持續(xù)性給予可卡因后停藥2～3周可導致大鼠前額葉皮質(zhì)或背側(cè)紋狀體RGS4mRNA減少，可卡因?qū)GS4的精細調(diào)節(jié)可能是由D1R和D2R介導的，這種調(diào)節(jié)也是大鼠可卡因覓藥行為戒斷和復發(fā)的基礎(chǔ)。另外，急性給予大鼠苯丙胺后也檢測到了腦內(nèi)RGS4表達下調(diào)，且苯丙胺能增強D1R拮抗劑引起的RGS4mRNA的增加和D2R拮抗劑引起的RGS4mRNA的減少，D1R和D2R對RGS4在紋狀體的表達有相反的影響，在給予低劑量苯丙胺時，D1R介導的RGS4mRNA表達明顯下調(diào)，而給予高劑量時，總體效應(yīng)可能被D2R介導的RGS4mRNA表達上調(diào)所平衡[20]。上述觀點均證實，成癮藥物可能是通過作用于DAR來精細調(diào)控RGS4表達，而RGS4也可對D1R、D2R信號級聯(lián)反應(yīng)進行微調(diào)。

2.2RGS4在阿片受體信號通路中的調(diào)節(jié)作用阿片類藥物依賴和戒斷的狀態(tài)是多種神經(jīng)遞質(zhì)、受體和細胞內(nèi)信號轉(zhuǎn)導分子等共同作用形成的[6]。藍斑是主要的阿片類藥物軀體依賴性調(diào)控部位，阿片受體密集程度與依賴及戒斷癥狀有直接聯(lián)系[21]。國外學者發(fā)現(xiàn)，重復給予小鼠甲基苯丙胺后停藥可導致其行為敏化的形成，而μ-阿片受體（μ-opioid receptor， MOR）敲除小鼠可抵抗甲基苯丙胺誘導的行為敏化形成，在敲除鼠紋狀體中，D1R與配體結(jié)合減少，RGS4mRNA表達上調(diào)[22]。Wang等[23]用MOR或DOR（δ-opioid receptor， DOR）激動劑過夜處理人成神經(jīng)細胞瘤SH-SY5Y細胞，發(fā)現(xiàn)該處理可導致RGS4蛋白水平的顯著下調(diào)，而這種下調(diào)可被阿片受體拮抗劑納洛酮阻斷。阿片受體激動劑所致的RGS4下調(diào)可能是通過蛋白酶體途徑發(fā)生的，且可維持嗎啡依賴下的細胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)，基于RGS4的多交互效應(yīng)，這還能涉及通過增加其他Gαi或Gαq偶聯(lián)的GCPR受體信號引起。Han等[24]研究發(fā)現(xiàn)，選擇性沉默伏隔核中RGS4的表達可增強小鼠嗎啡獎賞效應(yīng)的敏感性，且RGS4基因敲除小鼠也表現(xiàn)出更加強烈的阿片階段癥狀。由此可推測，阿片受體介導依賴行為的形成，而能對阿片受體起負性調(diào)節(jié)作用的RGS4則能減輕甚至抑制阿片受體介導的依賴行為發(fā)生。endprint

2.3RGS4在代謝型谷氨酸受體信號通路中的調(diào)節(jié)作用谷氨酸作為腦中最重要的興奮性神經(jīng)遞質(zhì)，通過與離子型或代謝型谷氨酸受體的結(jié)合，通過調(diào)節(jié)突觸可塑性或多種途徑調(diào)節(jié)谷氨酸的轉(zhuǎn)運，從而影響藥物獎賞、復吸等行為[6]。近年來研究表明，代謝型谷氨酸受體5（metabotropic glutamate receptor，mGluR5）作為一類GCPR，與苯丙胺等藥物依賴形成密切相關(guān)[25-26]。mGluR5屬于G蛋白偶聯(lián)受體，是RGS4作用的主要靶點，可與RGS4形成復合物參與藥物依賴的形成[27]。已有研究證實，mGluR5在各種藥物成癮和與之相關(guān)的行為如戒斷、渴求、覓藥、消退以及重建行為中都發(fā)揮著重要的作用[26]。國外學者通過慢性給予大鼠苯丙胺后戒斷一段時間使之形成敏化，然后再給予苯丙胺刺激，發(fā)現(xiàn)RGS4可與mGluR5形成免疫共沉淀復合物，且大鼠腦背側(cè)紋狀體和伏隔核RGS4表達下調(diào)，同時還伴隨著Gαq和PLCβ1的上調(diào)[28]。另外的研究也發(fā)現(xiàn)，使RGS4過表達可減弱由苯丙胺或mGluR5激動劑誘導的動物行為活性和降低ERK磷酸化水平，與使用mGluR5拮抗劑有相似的效果[29]，由此可推測RGS4可對mGluR5發(fā)揮負性調(diào)節(jié)作用，這可能是由Gαq激活作用于PLCβ1而調(diào)節(jié)下游信號通路發(fā)生的。

3小結(jié)與展望

近年來，由藥物依賴造成的一系列社會問題在我國越演越烈，不僅用藥群體更趨低齡化和女性化，許多公眾人物也卷入其中，造成了嚴重的不良影響?？梢?，闡明藥物依賴形成機制，尋找其治療方法迫在眉睫。許多成癮藥物通過作用于各類GPCR及相關(guān)信號通路介導欣快感和戒斷癥狀的產(chǎn)生，從而導致藥物依賴形成，RGS4作為GPCR負性調(diào)節(jié)因子，可通過調(diào)節(jié)GPCR活性而改變下游信號傳導而參與藥物依賴的調(diào)節(jié)。因此，將RGS4作為一個特異性的研究靶點，進一步探索RGS4在藥物依賴受體信號通路中的調(diào)節(jié)作用，可為尋找、研發(fā)藥物依賴的治療方法提供新思路和理論基礎(chǔ)。

參考文獻

[1]Koob GF， Volkow ND， Neurocircuitry of Addiction.[J].Neuropsychopharmacology， 2010， 35（1）： 217-238

[2]許望超.腦獎賞系統(tǒng)研究進展[J].廣州醫(yī)藥，2008，39（2）：1-2

[3]Nestler EJ.Cellular basis of memory for addiction[J]. Dialogues Clin Neurosci，2013，15（4）：431-43.

[4] 朱杰，曹國芬，陳騰.藥物成癮相關(guān)的神經(jīng)結(jié)構(gòu)可塑性改變.[J].生理科學進展，2011，42（6）： 413-417.

[5] 張棟梁，沈澤虹.多巴胺系統(tǒng)與藥物成癮的關(guān)系[J].神經(jīng)解剖學雜志.2010，26（5）：564-568.

[6] 劉建亮，閆俊紅.阿片依賴及戒斷的信號轉(zhuǎn)導機制[J].現(xiàn)代生物醫(yī)學進展.2010，10（13）：2581-2583.

[7] 周健康，白潔.谷氨酸受體與藥物成癮的相關(guān)研究[J].生命科學，2014，26（1）：80-84.

[8]Croft W，Hill C，McCann E， et al.A physiologically required G protein-coupled receptor （GPCR）regulator of G protein signaling（RGS） interaction that compartmentalizes RGS activity[J].J Biol Chem， 2013， 288：27327-27342.

[9] Xie K，Martemyanov K.Control of striatal signaling by G protein regulators[J].Frontiers of Neuroanatomy.2011，5（49）：1–13.

[10] Gold SJ， Ni YG， Dohlman HG， et al.Regulators of Gprotein signaling （RGS） proteins： regionspecific expression of.nine subtypes in rat brain[J].J Neurosci 1997， 17（20）： 8024–8037.

[11] Larminie C， Murdock P， Walhin JP， et al.Selective expression of regulators of G-proteinsignaling（RGS） in the humancentral nervous system[J].Brain Res Mol Brain Res ，2004，122： 24–34.

[12] Rivero G.， Gabilondo AM.García-SevillaJA， et al.Brain RGS4 and RGS10 protein expression in schizophreniaand depression Effect of drug treatment[J].Psychopharmacology， 2013， 226：177–188.

[13] Lerner TN， Kreitzer AC.RGS4 is required for dopaminergic control of striatal LTD and susceptibility to parkinsonian motor deficits[J].Neuron，2012，73： 347–359.endprint

[14]Schwendt M，Hearing MC，See RE， et al.Chronic cocaine reduced RGS4 mRNA in rat prefrontalcortex and dorsal striatum[J].Neuroreport，2007， 18（12）： 1261–1265.

[15] Bishop GB，Cullinan WE，Curran E， et al.Abused drugs modulate RGS4 mRNA levels in rat brain：comparison between acute drug treatment and a drugchallenge after chronic treatment[J].Neurobiol Dis， 2002， 10（3）：334–343.

[16] Traynor J.Regulator of G protein-signaling proteins and addictive drugs[J].Ann N Y Acad Sci ， 2010， 1187： 341-352.

[17] Hooks SB， Martemyanov K， Zachariou V.A role of RGS protein in drug addiction[J].BiochemPharmacol ， 2008， 75： 76-84.

[18]Taymans JM，KiaHK，ClaesR，et al.Dopamine receptor-mediated regulation of RGS2 and RGS4 mRNA differentially depends on ascending dopamine projections and time[J].Eur J Neurosci，2004，19（8）：2249-2260.

[19]Taymans JM，Leysen JE，LangloisX.Striatal gene expres sion of RGS2 and RGS4 isspecifi cally medi ated by dopamine D1 and D2 receptors：clues for RGS2 and RGS4 functions[J].J Neurochem，2003，84（5）：1118-1127.

[20] Schwendt M，Gold SJ，McGinty JF.Acute amphetamine downregulates RGS4 mRNA and protein expression in rat forebrain： distinct roles of D1 and D2 dopamine receptors [J].J Neurochem，2006， 96（6）：1606-1615.

[21]Gold SJ，Han MH，Herman AE， et al.Regulation of RGS proteins by chronic morphinein rat locus coeruleus[J].Eur J Neurosci，2003，17（5）：971-980.

[22] Park SW， Shen X， Tien LT， et al.Methamphetamine-induced changes in the striatal dopamine pathway in μ-opioid receptor knockout mice[J].Journal of Biomedical Science，2011， 18（1）：83-93.

[23] Wang Q， Traynor JR.Opioidinduced downregulation of RGS4： role of ubiquitination and implications for receptor cross-talk[J].J Biol Chem，2011， 286（10）：7854-7864.

[24]Han MH，Renthal W，Ring RH，etal.Brain Region Specific Actions of RGS4 Oppose Morphine Reward and Dependence but Promote Analgesia[J].Biol Psychiatry，2010， 67（8）：761-769.

[25] Brown RM， Mustafa S， Mohammed AA，et al.mGluR5 receptor functional interaction and addiction[J].Rrontiers in Pharmacology，2012 ， 3：1-9.

[26] Yu MF， Lin TY， Ho WH， et al.Amphetamine induces differential changes in the gene expression of metabotropic glutamate receptor 5 in cultured cortical and hippocampal neurons[J].J Mol Neurosci， 2001， 17（1）： 13-24.

[27]Saugstad JA，Marino MJ，F(xiàn)olk JA，et al.RGS4 Inhibits Signaling by Group I Metabotropic Glutamate Receptors [J].J Neurosci，1998， 18（3）：905-913.

[28]Schwendt M，McGinty JF. Regulator of G-Protein Signaling 4 Interacts with Metabotropic Glutamate Receptor Subtype 5 in Rat Striatum： Relevanceto Amphetamine Behavioral Sensitization[J].J Pharmacol Exp Ther， 2007， 323（2）： 650–657.

[29]Schwendt M，Sigmon SA，McGinty JF，et al.RGS4 overexpression in the rat dorsal striatum modulatesm GluR5-and amphetamine-mediated behavior and signaling[J].Psychopharmacology， 2012， 221（4）：621–6351.

（收稿日期：2015.01.21）endprint