周专课题组在《Cell Reports》发文揭示可卡因调控神经调质的分泌机理

　　2022年8月16日，北京大学未来技术学院分子医学研究所、IDG麦戈文脑科学研究所、北大-清华生命科学联合中心、生物膜国家重点实验室周专实验室，联合首都医科大学徐志卿团队、俄亥俄州立大学顾好钢团队以及深圳湾实验室/北京大学深圳研究院张勃团队合作，在细胞出版社旗下期刊《Cell Reports》发表了题为“Cocaine increases quantal norepinephrine secretion through NET-dependent PKC activation in locus coeruleus neurons”的研究论文。该研究揭示了可卡因增强大脑中神经递质分泌的分子机理，并提示蓝斑核团的去甲肾上腺素分泌参与调控可卡因药物诱导的小鼠兴奋行为。

　　药物成瘾是机体反复与药物接触引起的一类复发性脑病，其主要特点是强迫性药物使用、持续性渴求状态和对药物渴求控制力的减弱，严重损害了人类的身心健康和危害社会安全。可卡因是使用最广的毒品之一，通过激活脑神经奖赏系统，产生欣快感，引起脑组织损伤和病变，导致成瘾。此前认为可卡因提高脑神经调质水平，源于阻断细胞外“神经调质”（儿茶酚胺单胺类神经递质，包括多巴胺、肾上腺素、去甲肾上腺素NE）的再吸收。但可卡因是否调节调质的分泌，是一个未知难题。

　　这个难题主要受限于检测方法。现有神经分泌检测，包括儿茶酚胺荧光探针， 不能分辨单个囊泡水平的分泌和递质回收。针对儿茶酚胺，基于电化学原理，使用我们改良后的高灵敏度微碳纤电极能分辨出单囊泡的“量子化”分泌过程（Zhou Z, PNAS,1995；Huang,PNAS,2007；Wang, Nat. Commun.,2014）。

　　为回答可卡因是否调控单个囊泡的分泌这一基础和重要的问题，本文采用高灵敏微碳纤电极检测（记录）“量子化”神经递质囊泡分泌方法，从而能鉴定可卡因是否直接调控细胞的分泌和/或回收NE。通过使用电生理-电化学联合记录的方式检测刺激细胞诱发的量子化NE分泌，发现可卡因对蓝斑神经元NE分泌的具有直接促进作用。通过制备可卡因特异结合位点突变的NE转运体(NET)转基因小鼠，确定了介导可卡因调控NE分泌的作用靶点NET和细胞内信号分子PKC。进一步的研究揭示可卡因对蓝斑神经元NE分泌的调控，最终会抑制蓝斑神经元的兴奋性以及可卡因诱发的小鼠兴奋行为。蓝斑脑区是大脑中主要的NE能神经元核团，参与调节睡眠觉醒、学习记忆、情绪等生理行为, 而本文的结果提示蓝斑-NE神经元也参与调控可卡因药物成瘾。这项动物研究提示了成瘾药物可卡因的一个新的作用靶点和致瘾机理。

　　可卡因增强蓝斑神经元胞体释放囊泡进而影响小鼠行为模式图

　　该工作由北京大学博士后祝飞鹏、首都医科大学刘丽娜工程师和北京大学博士生李杰为本文共同第一作者；周专教授、徐志卿教授、顾好钢教授、张勃研究员为本文的共同通讯作者。

   原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2022.111199