引言：

吸毒將導致其腦功能和代謝的改變。其中多巴胺中腦邊緣系統直接或間接地介導了甲基苯丙胺和其他成癮物質的成癮特性。

甲基苯丙胺（METH），是冰毒的有效成分，注射后，其血漿濃度在幾分鐘內達到峰值，且有較長的半衰期（約10小時），有助于其成癮，并產生神經毒性作用。冰毒暴露會導致線粒體電子傳遞鏈的功能改變，并降低一些線粒體復合體亞基的表達，也可以增加活性氧（ROS），影響氧化還原穩態，并導致多巴胺神經元的損傷，長期服用甲基苯丙胺對線粒體呼吸代謝和氧化還原穩態的功能改變尚不清楚。
美國馬里蘭州馬里蘭大學醫學院解剖學和神經生物學系聯合俄克拉荷馬醫學研究基金會發表了標題為“Long-term methamphetamine self-administration increases mesolimbic mitochondrial oxygen consumption and decreases striatal glutathione ”的文章，通過使用高分辨率呼吸測定法來確定線粒體復合物的耗氧率（OCR）及其相應的過氧化氫（H₂O₂）的產生，研究了長期暴露于冰毒自我給藥對其大腦線粒體功能的影響。

本研究旨在確定富含多巴胺的中腦邊緣區對長時間冰毒給藥引起的線粒體氧化還原穩態不平衡的敏感性。首先，訓練小鼠長期暴露于甲基苯丙胺，并收集大腦腹側紋狀體（vST）和腹側中腦（vMB）的樣本，使用HPLC檢測還原型和氧化型谷胱甘肽（GSH）的的變化。然后，通過其線粒體復合體對耗氧率（OCR）和過氧化氫產生的檢測，來評估這兩個區域的線粒體復合體的功能。

實驗方法：
 

1. 成年雄性小鼠，注射甲基苯丙胺，幾周后取其腦組織樣本（約2-5毫克）至加有皂苷的（50μg/mL）緩沖液X（含7.23 K₂EGTA, 2.77 CaK₂EGTA, 20 imidazole, 0.5 DTT, 20 taurine, 5.7 ATP, 14.3 PCr, 6.56 MgCl₂–6H₂O, 50 K-MES）中進行透化30 min，后用緩沖液Z（含105 K-MES, 30 KCl, 10 K₂HPO₄, 5 MgCl₂–6H₂O, 0.5 mg/ml BSA）進行3x5min沖洗。用Oroboros O2k同時檢測其OCR和線粒體過氧化氫的產生（需安裝檢測過氧化氫的綠色熒光模塊）。

2. 檢測艙室中加入熒光指示劑AmR, HRP

3. 依次添加底物和抑制劑，順序如下：

谷氨酸(GLU)、蘋果酸(MAL)-復合體I主導的電子傳遞鏈底物，測LEAK呼吸

二磷酸腺苷(ADP)-ATP合酶底物，開啟磷酸化過程

琥珀酸(SUC)-復合體II底物

魚藤酮(ROT)-復合體I抑制劑

抗霉素A(AA)-復合體III抑制劑，關閉電子傳遞

抗壞血酸（ASC）和N、N、N‘、N′-四甲基對苯二胺（TMPD）-復合體IV底物

4. 使用Datlab軟件進行數據處理。

實驗結果：
與未注射動物的腦組織相比，腹側紋狀體（vST）和腹側中腦（vMB）的無任何試劑的基礎組織呼吸均增加；長期冰毒暴露組小鼠的組織OCR檢測中觀察到各個復合體活性增加。

圖.甲基苯丙胺（METH）給藥后的線粒體呼吸
 

結論：

此研究表明甲基苯丙胺給藥促進氧化環境，從而消耗GSH水平；此外發現，中腦邊緣區域達到了更高的線粒體呼吸代謝，但這種較高的代謝狀態并不會增加線粒體產生的過氧化氫。因此將線粒體代謝的增加解釋為中腦邊緣系統的適應過程，是由于冰毒暴露的持續壓力可維持多巴胺的釋放。此外，OCR正成為與行為和藥理學操作相關的多巴胺回路激活的一個指標。因此，我們關于中腦邊緣區域線粒體呼吸增加的數據可能反映了該通路參與調節甲基苯丙胺的強化效應，也是一種維持大腦生理多巴胺功能的代償機制。

參考文獻：

Dominguez-Lopez S, Ahn B, Sataranatarajan K, Ranjit R, Premkumar P, Van Remmen H, Beckstead MJ. Long-term methamphetamine self-administration increases mesolimbic mitochondrial oxygen consumption and decreases striatal glutathione. Neuropharmacology. 2023 Apr 1;227:109436. doi: 10.1016/j.neuropharm.2023.109436. Epub 2023 Jan 21. PMID: 36693561; PMCID: PMC10080784.