時間：2019-11-28 熱度：

2017年，全美藥物使用和健康調(diào)查顯示，超過80%的成年人接觸過酒精，但其中只有不到30%人會發(fā)生酒精使用障礙（AUD）[1]。AUD的重要特征之一便是強(qiáng)迫性酗酒行為，即面對厭惡性刺激依然執(zhí)著于飲酒的強(qiáng)迫行為[2, 3]。筆者推測，“斗酒詩百篇”的詩仙李白很可能為重度強(qiáng)迫性酗酒患者。

圖片來源：Inquirer.com

從古至今，飲酒者不可勝數(shù)。那么，同樣是接觸酒精，緣何不同個體的表現(xiàn)差異如此之大呢？ 對此，科學(xué)界至今仍未知曉其中的奧秘。大量研究以嚙齒類動物作為模型探究飲酒行為的神經(jīng)機(jī)制，在一定程度上取得了突破[4-6]。但是，這些工作僅僅針對動物長期飲酒后的一個時間節(jié)點(diǎn)，而忽略了動物的個體差異以及強(qiáng)迫性酗酒的發(fā)生過程中動物神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的變化過程。

2019年11月22日，《Science》雜志在線刊登了麻省理工大學(xué)Kay M. Tye研究組的最新重要工作[7]，他們巧妙地設(shè)計了新型實(shí)驗(yàn)范式，發(fā)現(xiàn)皮層-腦干環(huán)路編碼厭惡性信息并與強(qiáng)迫性酗酒的發(fā)生密切相關(guān)。這項(xiàng)研究首次揭示調(diào)控強(qiáng)迫性酗酒發(fā)生的腦區(qū)及其環(huán)路機(jī)制，極大提高了人們在酒精成癮、強(qiáng)迫行為領(lǐng)域的認(rèn)知。

Kay M. Tye, PhD

結(jié)果 1.不同小鼠的酒精易感性具有差異

首先，為探究小鼠個體之間酒精易感性的異同，作者建立狂飲誘導(dǎo)強(qiáng)迫性酗酒范式（BICT）。第1-3天，條件性刺激（CS ）后給予小鼠酒精（15%），第4-5天，CS 后給予小鼠摻雜苦味劑奎寧（一種厭惡性刺激）的酒精，此階段為狂飲前階段；第6-19天，小鼠每天在0、2或4小時內(nèi)無限制引用水或酒精，此階段為狂飲中階段；第20-26天，小鼠回到狂飲前階段的條件性場景，前3天CS 后給予小鼠酒精，后4天CS 后給予小鼠摻雜奎寧的酒精，此階段為狂飲后階段（圖1A）。

BICT可提供兩項(xiàng)與AUD診斷標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)的行為學(xué)指標(biāo)：飲酒量和存在厭惡性刺激的飲酒量。作者發(fā)現(xiàn)，不同小鼠個體之間的酒精易感性差異甚大，他們將其分為三類：低飲酒鼠、高飲酒鼠與強(qiáng)迫性酗酒鼠。其中，低飲酒鼠在任何條件下均很少飲酒；高飲酒鼠飲酒量很高，但對厭惡性刺激十分敏感；強(qiáng)迫性酗酒鼠飲酒量很高且對厭惡性刺激的抗性極強(qiáng)（圖1B-D）。他們還發(fā)現(xiàn)，在BICT訓(xùn)練之前，三種小鼠的飲酒量幾無差異，只是強(qiáng)迫性酗酒鼠對厭惡性刺激的抗性顯著高于其它小鼠（圖1E, G）；而在BICT訓(xùn)練以后，低飲酒鼠的飲酒量更低，強(qiáng)迫性酗酒鼠的對厭惡性刺激的抗性更高（圖1F, H）。

圖1  新型實(shí)驗(yàn)范式BICT檢測小鼠的酒精易感性 2.初飲時mPFC-dPAG神經(jīng)元活性可預(yù)知小鼠的酒精易感性

過去研究表明，投射到背側(cè)導(dǎo)水管周圍灰質(zhì)（dPAG）的mPFC（mPFC-dPAG）神經(jīng)元編碼厭惡情緒，且PAG參與機(jī)體對厭惡性刺激的反應(yīng)以及酒精戒斷誘導(dǎo)的厭惡性狀態(tài)[8, 9]。于是作者推測，mPFC-dPAG神經(jīng)元活性與小鼠的酒精易感性密切相關(guān)。

為驗(yàn)證此推測，作者引入鈣成像方法[10]。他們在小鼠的dPAG注射CAV2-Cre，在mPFC注射AAV-DIO-GCaMP6m，通過梯度折射率透鏡與顯微內(nèi)窺鏡檢測mPFC-dPAG神經(jīng)元的鈣信號變化（圖2A-C）。他們采用分層聚類方法將352個mPFC-dPAG神經(jīng)元進(jìn)行聚類，并將其分為8個集群（圖2D-E）。他們發(fā)現(xiàn)，初次接觸酒精時，強(qiáng)迫性酗酒鼠中更高比率的mPFC-dPAG神經(jīng)元被抑制；而飲酒時，低飲酒鼠的mPFC-dPAG神經(jīng)元表現(xiàn)出更高的激活水平（圖2F-H）。他們還發(fā)現(xiàn)，初次接觸酒精時，小鼠被激活或抑制的mPFC-dPAG神經(jīng)元的占比與小鼠的飲酒量之間在狂飲后階段呈負(fù)相關(guān)，而在其它兩個階段無相關(guān)性（圖2I-K）。

以上結(jié)果提示，mPFC-dPAG環(huán)路在適度飲酒到強(qiáng)迫性酗酒的轉(zhuǎn)化過程中扮演重要角色，且初次接觸酒精時mPFC-dPAG神經(jīng)元活性越高，小鼠越難以發(fā)生強(qiáng)迫性酗酒癥狀。

圖2  初飲時mPFC-dPAG神經(jīng)元活性可預(yù)知小鼠的酒精易感性 3.抑制mPFC-dPAG環(huán)路誘發(fā)強(qiáng)迫性酗酒行為

接下來，為進(jìn)一步探究mPFC-dPAG環(huán)路的功能，作者使用光遺傳操控神經(jīng)元手段。他們在小鼠的mPFC注射AAV-CaMKIIα-NpHR，在dPAG植入光纖，以實(shí)時位置偏好范式檢測小鼠的偏好性行為（圖3A-B）。他們發(fā)現(xiàn)，給予黃光抑制mPFC-dPAG環(huán)路，小鼠顯著傾向于黃光一側(cè)，而小鼠運(yùn)動能力無明顯變化（圖3B-C）。他們還發(fā)現(xiàn)，光抑制mPFC-dPAG環(huán)路后，小鼠對摻奎寧酒精的攝入量顯著增加，而攝水量不變（圖3D-G）。此外，若在酒精出水管前給予足底電擊刺激，抑制mPFC-dPAG環(huán)路后小鼠攝酒量顯著增加；而在無足底電擊條件下，抑制mPFC-dPAG環(huán)路后小鼠攝酒量不變（圖3H-K）。

 

以上結(jié)果表明，mPFC-dPAG環(huán)路傳遞厭惡性信號。因此，抑制此環(huán)路后，小鼠對厭惡性刺激的抗性顯著增加，從而發(fā)生強(qiáng)迫性酗酒現(xiàn)象。

圖3  抑制mPFC-dPAG環(huán)路誘發(fā)強(qiáng)迫性酗酒行為 4.激活mPFC-dPAG神經(jīng)元抑制強(qiáng)迫性酗酒的發(fā)生

最后，為探究mPFC-dPAG神經(jīng)元所編碼的功能，作者再次使用光遺傳學(xué)方法。他們在小鼠dPAG注射CAV2-Cre，在mPFC注射AAV-DIO-ChR2并植入光纖（圖4A）。他們發(fā)現(xiàn)，光激活mPFC-dPAG神經(jīng)元誘發(fā)小鼠躲避行為而不影響其運(yùn)動能力（圖4B-C）。他們還發(fā)現(xiàn)，光激活mPFC-dPAG神經(jīng)元顯著減少小鼠攝酒量而不影響其攝水量，此效應(yīng)具有持久性（圖4E-I），表明mPFC-dPAG神經(jīng)元編碼厭惡性信號，引起小鼠產(chǎn)生躲避行為，進(jìn)而抑制強(qiáng)迫性酗酒的發(fā)生。

圖4  激活mPFC-dPAG神經(jīng)元抑制強(qiáng)迫性酗酒的發(fā)生
總結(jié)

調(diào)查顯示，多數(shù)人接觸過酒精，但其中只有小部分人會發(fā)生強(qiáng)迫性酗酒現(xiàn)象。對于強(qiáng)迫性酗酒發(fā)生的誘因，九游會j9知之甚少。本篇文章結(jié)合實(shí)驗(yàn)范式設(shè)計、鈣成像、光遺傳學(xué)等方法，發(fā)現(xiàn)mPFC-dPAG環(huán)路與酒精強(qiáng)迫性密切相關(guān)。在小鼠初次飲酒時，其mPFC-dPAG神經(jīng)元的活性可表征小鼠對酒精的易感性。此外，抑制mPFC-dPAG環(huán)路誘發(fā)小鼠發(fā)生強(qiáng)迫性酗酒行為，而激活mPFC-dPAG神經(jīng)元顯著減少小鼠飲酒行為。這項(xiàng)研究闡釋了調(diào)控強(qiáng)迫性酗酒發(fā)生的腦區(qū)及其神經(jīng)環(huán)路機(jī)制，為酒精易感性的個體差異提供了一種可能的科學(xué)解釋，也為臨床治療強(qiáng)迫性酗酒相關(guān)疾病提供理論基礎(chǔ)。
九游會j9生物 一直關(guān)注神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域的重大研究進(jìn)展，為神經(jīng)生理、病理研究提供最新工具和研究方案，助力臨床轉(zhuǎn)化和基因治療！

參考文獻(xiàn)
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