嗎啡戒斷相關(guān)的抑郁樣行為研究，揭示KORs從杏仁核到伏隔核的投射關(guān)系

阿片類藥物成癮，是一種以強(qiáng)迫性藥物服用為特征的慢性復(fù)發(fā)性疾病。藥物戒斷會使患者產(chǎn)生強(qiáng)烈的厭惡情緒，而抑郁則是藥物戒斷產(chǎn)生的厭惡情緒中最為常見的一種。

長期暴露于阿片類藥物，大腦獎賞回路中強(qiáng)啡肽(dynorphin)/k-阿片類受體(KORs)信號顯著增加。有研究發(fā)現(xiàn)KORs參與阿片類藥物戒斷誘發(fā)的抑郁樣行為，并且該行為與伏隔核(NAc)中多巴胺(DA)釋放減少有關(guān)。此外，杏仁核是 KORs 敏感的谷氨酸能傳入腦區(qū)，杏仁核神經(jīng)元還對NAc中DA的釋放具有重要的調(diào)節(jié)作用。然而，KORs調(diào)節(jié)這種與阿片類藥物戒斷相關(guān)的厭惡情緒的分子機(jī)制和神經(jīng)元回路目前尚不清楚。

2021年11月2日，來自于中國科學(xué)院，同濟(jì)大學(xué)醫(yī)學(xué)院，浙江中醫(yī)藥大學(xué)的研究團(tuán)隊在 Cell Reports 上發(fā)表了題為 Amygdalar k-opioid receptor-dependent upregulating glutamate transporter 1 mediates depressive-like behaviors of opioid abstinence 的工作，揭示了KORs從杏仁核到NAc的投射關(guān)系，以及如何介導(dǎo)嗎啡藥物戒斷誘導(dǎo)的抑郁行為及其相關(guān)分子機(jī)制。
 

論文圖
 

該研究在嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁小鼠模型中，利用光纖記錄、膜片鉗、化學(xué)遺傳學(xué)和免疫組化等方法，揭示了嗎啡戒斷通過增加杏仁核中KOR配體dynorphin的表達(dá)來激活KORs，進(jìn)而激活p38 MAPK并促進(jìn)GLT1表達(dá)。GLT1的表達(dá)上調(diào)降低了杏仁核向NAc的谷氨酸輸入，從而促進(jìn)嗎啡藥物戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為。

01 首先，研究人員在嗎啡戒斷誘導(dǎo)的小鼠抑郁模型中，檢測杏仁核dynorphin/KOR信號的上調(diào)是否參與抑郁行為的產(chǎn)生，使用蔗糖偏好實驗和懸尾實驗評估抑郁程度。發(fā)現(xiàn)在嗎啡戒斷誘導(dǎo)的小鼠中，蔗糖偏好評分顯著降低，懸尾靜止時間增加，杏仁核亞區(qū)BLA的dynorphin A表達(dá)水平顯著升高，表明杏仁核dynorphin/KOR信號參與抑郁行為的產(chǎn)生。抑制KOR信號通路，則阻止了抑郁行為的產(chǎn)生。以上結(jié)果表明：嗎啡戒斷上調(diào)杏仁核dynorphin/KOR信號通路并誘導(dǎo)抑郁樣行為產(chǎn)生。
 

圖：嗎啡戒斷激活杏仁核KORs并誘導(dǎo)抑郁樣行為
 

02 隨后鑒于p38是絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族成員，在調(diào)節(jié)抑郁中發(fā)揮著重要作用。為了確定杏仁核中p38 MAPK的激活是否參與嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為, 作者測試了嗎啡戒斷是否通過上調(diào)dynorphin/KOR信號通路激活p38 MAPK。結(jié)果發(fā)現(xiàn)在嗎啡戒斷后，p38磷酸化水平顯著增加，抑制dynorphin/KOR則可消除P38激活作用，杏仁核內(nèi)抑制p38可顯著抑制抑郁行為。在杏仁核中激活KORs，小鼠表現(xiàn)出抑郁行為并增加p38的磷酸化水平，此時抑制p38則能夠消除抑郁行為。這表明杏仁核中KOR依賴的p38 MAPK信號的激活是嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為所必需的。
 

圖：杏仁核中 KOR 依賴性 p38 MAPK 信號通路激活參與嗎啡戒斷相關(guān)的抑郁樣行為
 

03 緊接著考慮到有研究表明谷氨酸轉(zhuǎn)運體(GLT1)在應(yīng)激性抑郁中起重要的作用，因此研究人員推測杏仁核內(nèi)GLT1表達(dá)的改變參與嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁行為。發(fā)現(xiàn)嗎啡戒斷顯著增加細(xì)胞表面GLT1表達(dá)，在杏仁核內(nèi)抑制或敲除GLT1，可顯著逆轉(zhuǎn)嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁行為。杏仁核中抑制KOR或p38可阻斷嗎啡戒斷誘導(dǎo)的GLT1上調(diào)。表明KOR/p38 MAPK信號通路通過上調(diào)GLT1的水平促進(jìn)嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁行為。
 

圖：KOR/p38 MAPK信號通路介導(dǎo)GLT1上調(diào)并促進(jìn)嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為
 

04 然后使用KOR基因敲除小鼠來進(jìn)一步檢測杏仁核中KORs在嗎啡戒斷誘導(dǎo)的p38激活、GLT1表達(dá)上調(diào)和抑郁樣行為中的作用。結(jié)果發(fā)現(xiàn)KOR敲除小鼠在嗎啡戒斷后，未表現(xiàn)抑郁樣行為，但p38和GLT1均有上調(diào)。使用AAV病毒在KOR敲除的小鼠杏仁核中過表達(dá)KORs，隨后進(jìn)行嗎啡戒斷，發(fā)現(xiàn)小鼠恢復(fù)了類似抑郁的行為。
 

圖：杏仁核中KORs參與嗎啡戒斷誘導(dǎo)的p38激活、GLT1表達(dá)上調(diào)和抑郁樣行為的產(chǎn)生
 

05 再接著由于GLT1在維持細(xì)胞外谷氨酸濃度和調(diào)節(jié)谷氨酸突觸傳遞中起重要作用，隨后研究人員檢測嗎啡戒斷誘導(dǎo)的GLT1上調(diào)是否會抑制杏仁核谷氨酸能的傳遞。通過膜片鉗電生理技術(shù)，發(fā)現(xiàn)嗎啡戒斷小鼠NAc神經(jīng)元中sEPSCs的頻率明顯降低。使用光纖記錄方法（瑞沃德多通道光纖記錄系統(tǒng)）檢測BLA-NAc神經(jīng)元投射的活性，發(fā)現(xiàn)嗎啡戒斷后懸尾測試小鼠的信號迅速下降，表明嗎啡戒斷降低杏仁核到NAc的興奮性突觸傳遞。
 

圖：嗎啡戒斷降低杏仁核到NAc的興奮性突觸傳遞
 

06 最后，研究人員驗證從杏仁核到NAc的興奮性傳遞減少的影響。通過藥物注射和化學(xué)遺傳學(xué)發(fā)現(xiàn)，激活杏仁核- NAc通路降低嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為，抑制杏仁核- NAc通路則產(chǎn)生抑郁行為。表明杏仁核到NAc谷氨酸能的輸入能夠調(diào)節(jié)與嗎啡戒斷相關(guān)的抑郁樣行為。
 

圖：杏仁核到NAc的興奮性突觸傳遞減弱促進(jìn)嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為產(chǎn)生
 

07 淺析：嗎啡戒斷誘發(fā)抑郁樣行為的分子和環(huán)路機(jī)制模型

在嗎啡戒斷狀態(tài)下，杏仁核中的dynorphin/KOR信號增強(qiáng)并激活p38 MAPK，進(jìn)而上調(diào)GLT1的表達(dá)，GLT1的表達(dá)升高增加了對杏仁核突觸間隙中谷氨酸的攝取，由此降低谷氨酸的濃度。因此，杏仁核-NAc的谷氨酸能傳遞被減弱，從而導(dǎo)致NAc中DA釋放減少，最終出現(xiàn)抑郁樣的行為。
 

圖：嗎啡戒斷誘發(fā)抑郁樣行為的分子機(jī)制和神經(jīng)回路的擬建模型

文章總結(jié)：
總的來說，本文發(fā)現(xiàn)在嗎啡戒斷誘導(dǎo)的抑郁行為中，杏仁核中dynorphin/KOR信號上升激活p38 MAPK，進(jìn)一步上調(diào)GLT1的表達(dá)。GLT1的上調(diào)增強(qiáng)了對突觸間谷氨酸的攝取，降低杏仁核-NAc的興奮性投射，從而促進(jìn)阿片類戒斷誘導(dǎo)的抑郁樣行為。

鑒于與嗎啡戒斷相關(guān)的抑郁樣行為被認(rèn)為是復(fù)發(fā)的主要原因，GLT1和杏仁核對于NAc的輸入將是一個有希望的治療干預(yù)靶點，具有重要的臨床意義。

光纖記錄可以檢測神經(jīng)核團(tuán)及環(huán)路的信號變化，有助于探究腦區(qū)上下游投射關(guān)系及神經(jīng)元活性。瑞沃德R820三色光纖記錄系統(tǒng)兼具數(shù)據(jù)采集及數(shù)據(jù)分析功能，紅綠熒光自由采集，同時兼具行為視頻與熒光數(shù)據(jù)同步記錄分析功能，讓實驗更為高效。