Molecular Psychiatry：实验性帕金森病中L-Dopa的奖赏特性由背侧纹状体中敏化的多巴胺D1受体介导

帕金森病（PD）是一种由中脑黑质致密部多巴胺能神经元进行性退化引起的神经退行性疾病，导致运动症状如僵硬、震颤和运动迟缓。PD的主要治疗方式是多巴胺替代疗法，使用药物如左旋多巴（L-Dopa）和多巴胺受体激动剂。然而，长期使用这些药物会引发运动并发症（如异动症）和非运动并发症，其中包括多巴胺失调综合征（DDS），一种与药物滥用相似的神经行为障碍。DDS患者表现出对L-Dopa等短效药物的病态过度使用，甚至超出控制运动症状的需求。尽管L-Dopa相关的运动并发症已被广泛研究，非运动并发症如DDS的机制仍知之甚少。本研究的目的是在PD小鼠模型中再现DDS，以研究背侧纹状体中多巴胺D1受体在L-Dopa奖赏特性中的作用。

实验使用的PD小鼠模型通过双侧注射6-羟基多巴胺（6-OHDA）到背侧纹状体，诱导部分黑质多巴胺神经元的退化。L-Dopa的奖赏效应通过条件性位置偏好（CPP）和运动敏化实验进行测试。CPP是一种评估药物奖赏特性的经典行为学实验，测试L-Dopa是否能使小鼠对药物配对的环境产生偏好。此外，还通过生化实验检测D1受体相关信号通路的变化。L-Dopa的给药伴随不同的抑制剂，包括D1受体拮抗剂SCH23390、mTORC1抑制剂雷帕霉素、ERK抑制剂PD0325901等，以探讨这些信号通路在L-Dopa奖赏特性中的作用。

实验小鼠包括野生型C57BL/6J和表达绿色荧光蛋白的D2R-EGFP转基因小鼠，用于化学遗传学实验。动物手术后经过3周的恢复期。为验证实验效果，采用了多种实验技术，包括Western blot、免疫组化、视频追踪软件等。

图1：双侧部分纹状体6-OHDA损伤

双侧6-OHDA注射后，小鼠背侧纹状体中的酪氨酸羟化酶（TH）水平显著下降，显示出54.3%的减少，特别是在背侧纹状体中，TH水平下降了77.3%，而腹侧纹状体中仅减少13.7%。此外，黑质致密部（SNc）的多巴胺神经元数目减少59.8%，而腹侧被盖区（VTA）仅减少15.9%。

在CPP实验中，6-OHDA损伤小鼠对与L-Dopa配对的环境表现出显著偏好，表明L-Dopa在这些小鼠中获得了奖赏特性。相比之下，假手术小鼠并未表现出位置偏好。L-Dopa的奖赏效应在7天后消失，但损伤小鼠表现出L-Dopa引发的持续运动敏化，并且这种运动激活可通过一次L-Dopa注射重新引发。生化分析显示，L-Dopa引起6-OHDA损伤小鼠背侧纹状体中ΔFosB的表达显著增加，并伴随mTORC1和ERK信号通路的过度激活，且这些变化主要发生在D1R表达的中间刺状神经元（MSN）中。

L-Dopa的这些行为和分子效应可通过D1受体拮抗剂SCH23390抑制，表明D1受体的作用是L-Dopa奖赏效应的关键。此外，通过化学遗传学技术选择性抑制D1R MSN的活性，能够阻断L-Dopa引发的CPP，进一步证实了D1R在L-Dopa奖赏特性中的关键作用。然而，尽管mTORC1和ERK信号通路的抑制可以阻断相关信号的过度激活，它们未能阻止L-Dopa引发的CPP。

图2：L-Dopa在6-OHDA损伤小鼠中的CPP和运动刺激作用

本研究表明，L-Dopa在6-OHDA损伤小鼠中获得了奖赏特性，类似于DDS患者的症状，而这些奖赏效应是由背侧纹状体中敏化的D1受体介导的。D1受体的异常激活不仅引发了L-Dopa的奖赏效应，还导致了ΔFosB的过度表达和下游信号通路的持续激活。抑制D1受体能够有效阻断这些异常行为和分子变化，提示靶向D1R的治疗方法可能有助于DDS的治疗。

原始出处：

Plewnia C, Masini D, Fisone G. Rewarding properties of L-Dopa in experimental parkinsonism are mediated by sensitized dopamine D1 receptors in the dorsal striatum. Mol Psychiatry. 2024. https://doi.org/10.1038/s41380-024-02721-3