Mol Psychiatry | 马兰中科院院士人员展现成瘾性药物治疗吗啡负性强化装备环路和氧分子缘由

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药物滥用（如可卡因、阿片类药物）最初会带来急性奖赏效应，即药物的正性强化效应，用药后导致大脑功能的适应性变化，且这种快感驱使个体进一步摄取药物；停药后个体会产生不适的身体反应以及烦躁、抑郁、易怒、焦虑等负面情绪。个体为了缓解这种不适会进一步获药，即负性强化效应。正性强化和负性强化的循环交替促进药物依赖的状态。

 

吗啡（morphine）是阿片类食用的药物的这种。其并衍生物硝酸吗啡是临床上上最易用的镇痛药药剂，有极具的镇痛药药效用。而是，吗啡具易成瘾这伤害极深的副效用。经常选择吗啡的病人群会会产生比较难治的依耐性，只要停下施药某段時间，会会产生神经衰弱情绪、神经衰弱等戒断不起作用。许多戒断不起作用会驱动病人群选择越来越多吗啡，型成恶性瘤循环系统，比较难治伤害了公众健康生活。

 

药物从校园营销原始奖赏过渡期到类药信任的方式伴根据大中枢运动神经末梢环路韧性和可弹塑性变形的变，中脑边沿系统化的最重要脑区腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）运动神经末梢元韧性和可弹塑性变形通过调整阿片类类药信任和戒断有什么症状[1,2]，但，现阶段尚不清析导致奖赏的正性进行升级和戒断促发的负性进行升级彼此转变成的神经系统环路颠覆原则。

近日，复旦大学脑科学研究院马兰/王菲菲团队在Molecular Psychiatry发表题为CRH^CeA→VTA inputs inhibit the positive ensembles to induce negative affect of opiate withdrawal的新型深入分析分析工做[3]。该深入分析分析可以通过即早dnawin7驱动的标志技术应用标志了VTA中吗啡激话的奖赏运动周围神经系统系统元服务器群集（吗啡运动周围神经系统系统元服务器群集），找到地方桃仁核（central amygdala, CeA）中促肾上腺皮面雌性激素减少雌性激素（CRH）运动周围神经系统系统元可以通过控制性环路调空VTA吗啡运动周围神经系统系统元服务器群集，并介导吗啡戒断引发的负性进阶效果，表明了成瘾性性用量吗啡负性进阶环路和碳原子长效机制，为医治成瘾、以防性用量误用出具新的调控靶点，兼备关键实验和世界 寓意。

 

 

 

 

后果

 

 

 

1.VTA吗啡神经元集群以多巴胺依赖机制介导正性强化

 

前提，调查职工借力异常感觉神经元活性氧的功效电子器件--E-SARE（synaptic activity-response elements， AAV-E-SARE-Cre^ERT2）标识中脑边角设备的核心脑区腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）吗啡第一，曝露激活卡的脑中枢运动神经元群集（Mor-Ens, 吗啡脑中枢运动神经元群集），显示VTA吗啡脑中枢运动神经元群集偏袒性地投到到伏隔核（the nucleus accumbens, NAc）脑区（图1a-f）。

 

随后，研究人员在小鼠VTA区注射AAV-E-SARE-Cre^ERT2和AAV-DIO-hChR2-mCherry混合病毒并埋入光纤，借助颅内自身刺激（intracranial self-stimulation, ICSS）系统发现，光激活VTA吗啡神经元集群可引起小鼠鼻触反应次数增加，使用氟哌噻醇（flupenthixol 多巴胺拮抗剂）可抑制这一现象（图1g-j）。同时，借助DA探针发现激活VTA吗啡神经元集群能够促进NAc多巴胺的释放（图1k-o）。

 

作出最后提醒了VTA吗啡运动精神元集群技术技术偏袒性地投映到伏隔核（NAc）脑区，促活VTA吗啡运动精神元集群技术技术要能力促NAc多巴胺的脱离，致使小鼠的自给光的行为，介导了多巴胺依赖性的正性突破作用。

 

 

图1 VTA吗啡神经末梢元集群式以多巴胺依赖症措施介导正性武器锻造

 

 

2.VTA吗啡神经元集群接收的抑制性输入增强，介导戒断诱发的负性强化

 

接下去来，只依靠全血细胞核片钳登记挖掘，在急慢性吗啡曝光水平下，TH阳性反应VTA吗啡中枢运动神经元云计算平台服务器的mIPSC波动和帧率正相关加剧，建议了VTA多巴胺能吗啡中枢运动神经元云计算平台服务器得到越多的减弱性发送（图2a-i）。

 

那么，只依靠无机化学遗传基因学技术工艺和做法学范式发现，hM4Di可调节VTA吗啡运动感觉面神经元活力性会更重吗啡戒断会致的條件地理位置厌烦和紧张做法，而hM3Dq缴活吗啡运动感觉面神经元集群技术服务器就可以缓减吗啡戒断获得的厌烦和紧张负脾性绪（图2j-w），显示信息了商品编号吗啡奖赏的正性运动感觉面神经元集群技术服务器功能表接受可调节，是使得吗啡负性提升的原因分析。

 

 

图2 VTA吗啡脑神经元服务器集群接收到的缓和性录入开展，介导戒断会致的负性精炼

 

 

3.激活CRH^CeA→VTA投射通路可加重吗啡戒断诱发负性情绪

 

钻研会发现，促肾上腺皮料抗生素发出抗生素（CRH）参与活动戒断这段时间涉及到的手段，钻研人数在CRH-Cre鼠VTA区打瘦脸针 AAV-Retro-EF1a-DIO-EYFP，标注在中间甜杏仁核（central amygdala, CeA）、终纹床核（bed nucleus of stria terminalis, BNST）和下丘脑室旁核（paraventricular nucleus of the hypothalamus, PVN）投屏到VTA的CRH运动神经元。漫性吗啡外理后，CRH^CeA→VTA和CRH^BNST→VTA神经末梢元中c-Fos表达出加强（图3a-c）。

 

CeA是甜杏仁体常见的调节性输出精度局部，直接参与抑郁情绪工艺[4-6]。因为，科研员指明方向前行示踪蠕虫病毒和电生理方面技术性遇到，吗啡慢性的给药疗法增多了CRH^CeA→VTA中枢神经末梢元mEPSC波幅和的频率，加快了中枢神经末梢元开心性(图3d-j)。

 

随后，研究人员在CRH-Cre鼠CeA区注射Cre依赖的光遗传学病毒，并在VTA埋入光纤，借助条件性位置厌恶（conditioned place aversion, CPA）、高架十字迷宫（elevated-plus maze, EPM）和旷场实验（open-field, OFT）行为学范式发现，AAV-DIO-eNpHR3.0抑制CRH^CeA→VTA投射通路可缓解吗啡戒断诱发的焦虑和厌恶负面情绪（3k-p），AAV-DIO-hChR2激活CRH^CeA→VTA投射通路可加重吗啡戒断诱发负性情绪（3q-v）。

 

 

图3 重置CRH^CeA→VTA投到径路要加重吗啡戒断引发负心性绪

 

 

4.慢性吗啡给药参与CRH^CeA→VTA神经环路重塑

 

进十步，探析者在CRH-Cre鼠VTA接种AAV-Retro-EF1a-DIO-EYFP和AAV-Retro-hSyn-tdTomato细菌，c-Fos共标统计分析发觉吗啡漫性给药加大了CeA脑区c-Fos⁺CRH⁺感觉神经元的数量（图4a-c），表明何时啡慢性病给药对CRH^CeA→VTA运动神经元活性酶类有炎症因子聊天的调节用途。

 

为研究CeA到吗啡神经元集群（Mor-Ens）的单突触输入，作者借助E-SARE元件和逆向跨突触病毒系统标记VTA输入神经元，并用荧光探针技术发现CeA crh阳性神经元偏向性地与吗啡神经元集群形成突触连接（图4d-g）。

 

收起来，钻研工作人员在CRH-Cre小鼠CeA注入AAV-DIO-hChR2-mCherry，VTA区注入AAV-RAM-tTA-TRE-EGFP，借力Dox标出装修标准和光隔代遗传学工艺发觉，吗啡漫性给药助于CeA中CRH脑运动神经元向VTA多巴胺能吗啡脑运动神经元集群技术的可以抑制性进行连接不断增强（图4h-s）。

 

 

图4 慢性吗啡给药参与CRH^CeA→VTA神经环路重塑

 

 

5.CRH^CeA→VTA通路介导吗啡戒断诱发的厌恶和焦虑等负面情绪的产生

 

随后，研究人员借助RAM-tTA-TRE/DOX系统做进一步验证，他们在CRH-Cre小鼠VTA注射AAV-RAM-tTA-TRE-hM3Dq病毒，CNO激活VTA吗啡神经元集群导致了小鼠焦虑样行为（图5a-e），这与E-SARE-Cre^ERT2TAM系统得到的结果一致。

 

为观察VTA吗啡神经元集群的激活是否能缓解由CRH^CeA→VTA连接增强引起负性情绪，研究人员在CRH-Cre小鼠CeA注射AAV-DIO-hChR2-EYFP，VTA注射AAV-RAM-tTA-TRE-hM3Dq病毒，借助CPA和EPM行为学范式发现，光遗传激活CRH^CeA→VTA通路导致的小鼠表现出条件性位置厌恶，同时进入开放臂的次数减少，表现出焦虑样行为，而化学遗传激活VTA吗啡神经元集群则有效改善了这一现象（图5f-j）。

 

 

图5 CRH^CeA→VTA通路介导吗啡戒断诱发的厌恶和焦虑等负性情绪的产生

 

 

6.吗啡神经元集群的CRHR1受体介导CRH^CeA→VTA的抑制性输入，参与吗啡戒断诱发的负性情绪 

 

因为光促使几率捕获精神系统元末端的精神系统肽施放[7]。研发相关人员对CRH蛋白激酶预警在CeA中CRH精神系统元向VTA吗啡精神系统元集体调控性填写通道的存在效应做深入骤研发。孩子 在VTA离体脑片做光遗传基因基本操作和电生理方面信息，找到CRHR1蛋白激酶拮抗剂可相关性下降VTA吗啡精神系统元集体O-IPSCs（optical-evoked inhibitory postsynaptic currents, 光诱因调控性突触后电流量）的幅值和声音频率，信息提示了CRHR1蛋白激酶介导了CRH预警进入吗啡精神系统元集体的调控性填写，折射出了CRH预警通道在CeA CRH精神系统元到VTA吗啡精神系统元集体映射通道可弹塑性重构中的很重要效应（图6a-f）。

 

最后，研究人员探究这种神经环路的重塑涉及的具体分子机制，借助CRISPR/Cas9基因编辑技术下调CRHR1的表达，在小鼠VTA区注射AAV-sgCrhr1-mcherry, AAV-RAM-tTA-TRE-Cre和AAV-DIO-saCas9病毒，单分子荧光原位杂交技术（smFISH）发现，VTA吗啡神经元集群中Crhr1 mRNA表达显著下调（图6g-i）。同时，行为学范式结果发现，CRHR1缺失对于小鼠吗啡戒断时期的条件性位置厌恶、自发活动以及糖水偏好行为无明显变化，但是增加了小鼠进入开放臂的次数、悬尾实验（TST）中小鼠挣扎时间以及社交评分，提示了VTA吗啡神经元集群中CRHR1参与吗啡戒断时期包括焦虑、抑郁、社交能力下降等负性情绪的发展（图6j-p）。

 

不仅而且，在CRH-Cre小鼠接种光基因遗传规律病菌及RAM/DOX模式介导的CRISPR病菌发现了，治理和改善吗啡精神元服务器群集上的CRHR1肾上腺素多巴胺受体相关系数降低了O-IPSC震幅，显示信息了调低CRHR1肾上腺素多巴胺受体的表达方法，能相关系数减小CeA CRH精神元到VTA吗啡精神元服务器群集的治理和改善性发送（图6q-s）。

结合以上，CRHR1多巴胺受体参与到CeA CRH周围神经末梢元到VTA吗啡周围神经末梢元集群技术的治理和改善性读取环路的突触和性能转变，介导了呢啡戒断产生的负性增强。

 

 

图6 吗啡神经元集群的CRHR1受体介导CRH^CeA→VTA的抑制性输入，参与吗啡戒断诱发的负性情绪

 

 

 

结论

本文中，作者首先借助即早基因驱动的标记技术标记了VTA中吗啡初次暴露激活的奖赏神经元集群（吗啡神经元集群），随后，借助病毒载体示踪技术、光遗传学技术、化学遗传学技术、神经递质探针、电生理记录、荧光原位杂交、行为学实验等多种技术手段，发现VTA吗啡神经元集群选择性地投射到NAc，通过多巴胺依赖机制介导正性强化效应，抑制这类神经元集群，会导致戒断诱发的负性强化效应。进一步研究发现，在吗啡慢性给药后，CeA脑区CRH神经元与VTA吗啡神经元集群的抑制性突触连接增强，从而介导了吗啡戒断诱发的厌恶和焦虑等负性情绪的产生。最后，借助CRISPR/Cas9基因编辑技术下调吗啡神经元集群上的CRHR1受体的表达可减弱CRH^CeA→VTA的抑制性输入，缓解吗啡戒断诱发的负面情绪。该研究阐明了成瘾性药物吗啡负性强化环路和分子机制，为治疗成瘾、防止药物滥用提供新的干预靶点，具有重要科学和社会意义。

 

北大高中脑科学合理探究院搏士后江长优为本文的第一作者，基础医学院博士研究生杨霄和何观虹为本文的共同第一作者。脑科学研究院的马兰教授与王菲菲教授为本文的通讯作者。本文的合作者还有来自复旦大学附属华山医院的毛颖教授和徐文东教授。

 

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参考选取文章

[1] Lüscher C, Malenka RC. Drug-evoked synaptic plasticity in addiction: from molecular changes to circuit remodeling. Neuron 2011;69:650–63.

[2] Langlois LD, Nugent FS. Opiates and plasticity in the ventral tegmental area. ACS Chem Neurosci. 2017;8:1830–38.

[3]Changyou Jiang, Xiao Yang, et al. CRH^CeA→VTAinputs inhibit the positive ensembles to induce negative affect of opiate withdrawal. Mol Psychiatry. 2021 Oct 12.doi: 10.1038/s41380-021-01321-9. 

[4] Janak PH, Tye KM. From circuits to behaviour in the amygdala. Nature 2015;517:284–92.

[5] Phelps EA, LeDoux JE. Contributions of the amygdala to emotion processing: from animal models to human behavior. Neuron 2005;48:175–87.

[6] Zorrilla EP, Logrip ML, Koob GF. Corticotropin releasing factor: a key role in the neurobiology of addiction. Front Neuroendocrinol. 2014;35:234–44.

[7] Tuesta LM, Chen Z, Duncan A, Fowler CD, Ishikawa M, Lee BR, et al. GLP-1 acts on habenular avoidance circuits to control nicotine intake. Nat Neurosci.2017;20:708–16.