《The Journal of Pharmacology and Experimental Therapeutics》：Modulation of Morphine Tolerance and Dependence by Pyrroloquinoline Quinone in Mice: Insights into Mechanistic Bridge from NMDARs-CaMKII Signaling to Oxidative Neuroinflammation
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Mariam A. Nicola | Fatma H. Hefny | Rana M.I. Morsy | Fatma M. Abdel-Maksoud | Marwa G. Gamea | Mostafa M. Hamdy
药理学与毒理学系，药剂学院，阿西尤特大学，阿西尤特 -
Mariam A. Nicola | Fatma H. Hefny | Rana M.I. Morsy | Fatma M. Abdel-Maksoud | Marwa G. Gamea | Mostafa M. Hamdy
药理学与毒理学系，药剂学院，阿西尤特大学，阿西尤特 -71526，埃及
摘要
吗啡仍然是管理疼痛的重要药物，但其临床应用受到耐受性和身体依赖性发展的严重限制。本研究探讨了吡咯喹啉醌（PQQ）的潜力，PQQ是一种具有抗氧化和抗炎特性的天然氧化还原活性辅因子，可以减轻小鼠中的这些不良反应。实验中，动物每天两次腹腔注射5毫克/千克的吗啡，持续九天。PQQ同样以每天两次腹腔注射5毫克/千克的剂量给药，或者在第9天作为单次剂量给予。结果表明，PQQ治疗显著降低了吗啡耐受性的发展（通过热板测试衡量），并通过减少纳洛酮引发的戒断症状来减轻依赖性。生化分析显示，PQQ降低了参与神经可塑性和氧化应激的关键介质的水平，包括CaMKII、谷氨酸、TNF-α和丙二醛，同时增加了抗氧化剂谷胱甘肽。免疫组化分析表明，PQQ减少了大脑中的c-Fos蛋白表达。此外，分子对接分析支持了这些发现，并揭示了新的未充分研究的分子靶点，这些靶点具有不同的结合模式和调节作用。PQQ对NMDA受体在先前未被识别的位点表现出强烈的结合亲和力，以及对CaMKII、IKK和Keap1蛋白的结合。这些相互作用表明PQQ对与耐受性和依赖性相关的关键通路具有独特的调节作用。总之，PQQ通过多种机制有效降低了吗啡引起的耐受性和依赖性。其有效性结合其作为天然化合物的高安全性，使其成为克服长期使用吗啡所面临重大挑战的有希望的治疗候选物。
引言
历史上至今，吗啡仍然是治疗各种类型疼痛最有效且不可或缺的镇痛剂之一,2然而，其长期临床使用受到耐受性和身体依赖性发展的严重阻碍这些重大缺点给疼痛管理带来了重大挑战同时，正在研究的缓解吗啡耐受性和依赖性的措施效果有限因此，寻找减轻这些与吗啡相关的副作用的方法是一个关键的治疗目标
吗啡耐受性和依赖性的潜在机制复杂且多因素。其中一个关键通路涉及神经兴奋性神经递质谷氨酸。反复给予吗啡会提高大脑中的谷氨酸水平
阻断谷氨酸受体，特别是N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体，已被证明可以减少耐受性和依赖性另一个关键介质是钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CaMKII）。其激活会导致μ-阿片受体与其信号通路分离，抑制CaMKII可以预防或逆转耐受性此外，这一通路还与神经活动标志物c-Fos的表达有关，c-Fos在戒断期间会增加并且受到转录因子cAMP反应元件结合蛋白（CREB）的调节因此，抑制CaMKII可能在管理这一与吗啡相关的医学难题中发挥重要作用此外，神经炎症和氧化应激也起着重要作用。长期使用吗啡会导致促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）的增加
这会增强疼痛传递神经元的敏感性并抑制吗啡的镇痛效果据报道，抗炎剂可以减轻吗啡的耐受性和依赖性同时，吗啡还会引起氧化应激，表现为丙二醛（MDA）水平升高和谷胱甘肽（GSH）减少。抗氧化剂和抗炎剂已被证明可以逆转这些生化变化以及相关的耐受性和依赖性
鉴于这种多方面的病理生理学机制，理想的治疗剂需要针对多个通路。不幸的是，许多实验研究的化合物耐受性差或不适合临床使用，这突显了需要更安全、更有效的替代品。最近，具有抗氧化和抗炎特性的天然化合物因此受到了广泛关注
吡咯喹啉醌（PQQ）是一种天然存在的氧化还原辅因子，具有出色的特性。它作为一种强效抗氧化剂，可以清除活性氧，增强抗氧化酶的活性并减轻氧化应激
PQQ还具有显著的抗炎作用，抑制促炎细胞因子的上调重要的是，PQQ显示出神经保护作用，部分通过调节NMDARs和抑制Ca2+内流来实现，从而抑制CaMKII的活性此外，它还被证明可以减少大脑中的c-Fos表达基于这些与吗啡耐受性和依赖性关键机制密切相关的多方面作用，本研究探讨了PQQ减轻这些不良反应的潜力。我们假设PQQ可以同时针对多个通路，如谷氨酸兴奋毒性、CaMKII信号通路、神经炎症和氧化应激。此外，进行了分子对接分析，以深入了解PQQ与特定蛋白质靶点（如NMDARs和CaMKII）的相互作用。据我们所知，这是首次探索PQQ在此方面的潜力并进行此类对接分析的研究，旨在确定这种天然化合物是否可以成为克服长期吗啡治疗局限性的安全有效策略
章节片段
动物
从阿西尤特大学动物房购买了36只体重在20至30克之间的雄性瑞士韦伯斯特小鼠，用于所有实验；每个实验组由6只小鼠组成。小鼠被饲养在不锈钢笼子里，光照/黑暗周期为12/12小时，温度保持在25 ± 2°C。小鼠可以自由获取食物和水。所有实验均按照阿西尤特大学动物护理和使用委员会批准的方案进行
吗啡耐受性和依赖性的诱导
为了诱导吗啡耐受性，小鼠每天两次腹腔注射5毫克/千克的吗啡盐酸盐，间隔12小时，持续9天。在第10天，在每天两次吗啡注射后2小时，通过腹腔注射单剂量的纳洛酮（5毫克/千克）来诱导依赖性
PQQ对吗啡诱导的镇痛耐受性的影响
正如预期的那样，在第一天，吗啡注射产生了显著的镇痛效果（p < 0.01），与对照组相比，这一效果通过%MPE的显著增加得以检测到。随着重复给药，第3天和第5天的镇痛效果下降，但仍显著高于对照组（p < 0.01）。然而，从第7天到第9天，吗啡的镇痛效果显著降低到与对照组相当的水平
讨论
吗啡是一种强效的阿片类镇痛剂，常用于治疗中度至重度疼痛。尽管其有效，但由于与耐受性和依赖性的关联，长期使用吗啡存在重要的临床问题
尽管已经做出了大量努力来缓解吗啡的困境，但目前研究的药理治疗方案仍存在显著局限性，例如缺乏人体安全数据，带来长期安全问题，以及价格高昂
数据可用性声明
任何支持本研究发现的额外数据均可向通讯作者请求获得。由于可能危及研究参与者隐私的限制，某些数据可能无法公开
CRediT作者贡献声明
Mariam A. Nicola：撰写 – 审稿与编辑、监督、方法学、数据管理、概念化。Fatma H. Hefny：撰写 – 原稿撰写、可视化、方法学、研究、正式分析、数据管理。Rana M.I. Morsy：撰写 – 审稿与编辑、验证、软件使用、方法学、研究、正式分析、数据管理。Fatma M. Abdel-Maksoud：撰写 – 审稿与编辑、可视化、方法学、研究、正式分析、数据管理。Marwa G. Gamea：撰写 – 审稿与
致谢
我们想感谢埃及阿西尤特大学医学院提供的实验室设备，这些设备用于进行ELISA测量。
财务支持
本工作得到了阿西尤特大学医学院资助办公室的财政支持（编号2024-01-04-002）。
