Gao signaling mechanisms in the striatum
纹状体中的Gao信号传导机制
基本信息
- 批准号:10665127
- 负责人:
- 金额:$ 1.65万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2022
- 资助国家:美国
- 起止时间:2022-09-16 至 2022-12-09
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:AcuteAddressAdenylate CyclaseAnalgesicsBehaviorBehavioralBiosensorBrainChronicClinicalComplexCorpus striatum structureCouplingCre driverCyclic AMPDRD2 geneDependenceDisinhibitionDopamineDopamine ReceptorElectrophysiology (science)EpidemicEquilibriumEuphoriaG-Protein-Coupled ReceptorsGTP-Binding ProteinsGlutamatesGoalsGuanosine TriphosphateHeterotrimeric GTP-Binding ProteinsImageImpairmentKnock-outLabelLearningMeasuresMediatingMorphineN-MethylaspartateNeuronsNucleus AccumbensOpiate AddictionOpioidOpioid AnalgesicsOpticsOverdosePathway interactionsPhenotypePhysiologyPositive ReinforcementsProcessProductionPsychological reinforcementRGS ProteinsReceptor ActivationReceptor SignalingResearchResolutionRewardsRoleSecond Messenger SystemsSelf AdministrationSignal PathwaySignal TransductionSignaling ProteinSliceSourceSpecificityStructureSubstance Use DisorderSynapsesSynaptic plasticityTestingTherapeuticTimeTransducersVentral Tegmental AreaWithdrawaladdictionclinical applicationeffective therapyexperimental studyin vivoknock-downmesolimbic systemmu opioid receptorsneuroregulationnew therapeutic targetopiate toleranceopioid abuseopioid epidemicopioid useoptogeneticspostsynapticreceptor couplingreceptor expressionresponsereward circuitryside effectsignal processingtreatment strategytwo-photon
项目摘要
Project Summary/Abstract
Opioid side effects including euphoria, tolerance and dependence limit clinical applications and have increasingly
contributed to fatal misuse. Opioid analgesia, reinforcement, and withdrawal are mediated by the μ-opioid
receptor, that is expressed throughout the reward circuit of the brain. Our long-term goal is to identify
mechanisms underlying and regulating μ-opioid receptor coupling to downstream pathways, and how these
respective pathways contribute to cellular and synaptic plasticity that promote addiction and dependence. In
addition to its acute neuromodulatory effects, cyclic AMP (cAMP) signaling is intimately involved in modulating
cellular, structural and synaptic plasticity from repeated opioid administration. Unlike the μ-opioid effectors Gαi
and Gβγ, our understanding of the mechanistic role of Gαo in transducing MOR signals is limited. Our lab and
others have supported a role of Gαo in coupling μ-opioid receptor activation to cAMP signaling using knockdown
approaches or by manipulating specific Regulators of G-Protein Signaling proteins. More recently, we have
identified changes in cAMP levels, opioid reinforcement behavior, and withdrawal phenotypes resulting from
striatal conditional Gαo knockout. We propose that these effects of Gαo deletion result from impaired MOR
coupling to AC, via modulation of Gβγ availability. In Aim 1, I will determine the contribution of Gαo to opioid-
evoked cAMP response dynamics of cultured striatal neurons using a genetically encoded optical cAMP
biosensor pioneered by our lab. This approach will be further applied in combination with optogenetic stimulation
of striatal inputs in brain slices to investigate how Gαo contributes to opioid induced adaptations of striatal
dopamine signal integration in an intact mesolimbic circuit. In Aim 2, I will use electrophysiology to determine
how Gαo contributes to opioid-induced adaptations that regulate striatal physiology and synaptic plasticity. In
Aim 3, I will determine the specific striatal circuits in which Gαo influences opioid reinforcement behaviors. These
studies will identify mechanistic contributions of Gαo to μ-opioid receptor signaling, subsequent adaptations that
modify striatal physiology, and how these effects ultimately influence opioid reinforcement behavior within
discrete striatal circuits. This research has the potential to identify new strategies for manipulating opioid
reinforcement for therapeutic applications, to address the ongoing epidemic of opioid abuse.
项目概要/摘要
阿片类药物的副作用,包括欣快感、耐受性和依赖性,限制了临床应用,并且越来越多
导致致命的阿片类药物镇痛、强化和戒断是由 μ-阿片类药物介导的。
受体,在整个大脑的奖励回路中表达,我们的长期目标是识别。
μ-阿片受体与下游途径偶联的潜在机制和调节机制,以及这些机制如何
各自的途径有助于促进成瘾和依赖性的细胞和突触可塑性。
除了其急性神经调节作用外,环磷酸腺苷 (cAMP) 信号传导还密切参与调节
与 μ-阿片效应器 Gαi 不同,重复施用阿片类药物可产生细胞、结构和突触可塑性。
和 Gβγ,我们对 Gαo 在 MOR 信号转导中的机制作用的理解是有限的。
其他人支持 Gαo 通过敲低将 μ-阿片受体激活与 cAMP 信号传导耦合的作用
最近,我们有了一些方法或通过操纵 G 蛋白信号蛋白的特定调节因子。
确定了 cAMP 水平、阿片类药物强化行为和戒断表型的变化
我们认为,纹状体条件性 Gαo 敲除是由于 MOR 受损造成的。
通过调节 Gβγ 可用性与 AC 耦合。在目标 1 中,我将确定 Gαo 对阿片类药物的贡献。
使用基因编码的光学 cAMP 诱发培养纹状体神经元的 cAMP 反应动力学
我们实验室首创的生物传感器将与光遗传学刺激结合进一步应用。
脑切片中的纹状体输入,以研究 Gαo 如何促进阿片类药物诱导的纹状体适应
在目标 2 中,我将使用电生理学来确定完整的中脑边缘回路中的多巴胺信号整合。
Gαo 如何促进阿片类药物诱导的调节纹状体生理学和突触可塑性的适应。
目标 3,我将确定 Gαo 影响阿片类药物强化行为的特定纹状体回路。
研究将确定 Gαo 对 μ-阿片受体信号传导的机制贡献,以及随后的适应
改变纹状体生理学,以及这些效应最终如何影响纹状体内部的阿片类药物强化行为
这项研究有可能确定操纵阿片类药物的新策略。
加强治疗应用,以解决持续流行的阿片类药物滥用问题。
项目成果
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