嗎啡戒斷相關的抑郁樣行為研究，揭示KORs從杏仁核到伏隔核的投射關系

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

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

2021年11月2日，來自于中國科學院，同濟大學醫學院，浙江中醫藥大學的研究團隊在 Cell Reports 上發表了題為 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的投射關系，以及如何介導嗎啡藥物戒斷誘導的抑郁行為及其相關分子機制。
 

論文圖
 

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

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

圖：嗎啡戒斷激活杏仁核KORs并誘導抑郁樣行為
 

02 隨后鑒于p38是絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族成員，在調節抑郁中發揮著重要作用。為了確定杏仁核中p38 MAPK的激活是否參與嗎啡戒斷誘導的抑郁樣行為, 作者測試了嗎啡戒斷是否通過上調dynorphin/KOR信號通路激活p38 MAPK。結果發現在嗎啡戒斷后，p38磷酸化水平顯著增加，抑制dynorphin/KOR則可消除P38激活作用，杏仁核內抑制p38可顯著抑制抑郁行為。在杏仁核中激活KORs，小鼠表現出抑郁行為并增加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的抑郁樣行為
 

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

圖：KOR/p38 MAPK信號通路介導GLT1上調并促進嗎啡戒斷誘導的抑郁樣行為
 

04 然后使用KOR基因敲除小鼠來進一步檢測杏仁核中KORs在嗎啡戒斷誘導的p38激活、GLT1表達上調和抑郁樣行為中的作用。結果發現KOR敲除小鼠在嗎啡戒斷后，未表現抑郁樣行為，但p38和GLT1均有上調。使用AAV病毒在KOR敲除的小鼠杏仁核中過表達KORs，隨后進行嗎啡戒斷，發現小鼠恢復了類似抑郁的行為。
 

圖：杏仁核中KORs參與嗎啡戒斷誘導的p38激活、GLT1表達上調和抑郁樣行為的產生
 

05 再接著由于GLT1在維持細胞外谷氨酸濃度和調節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的GLT1上調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，發現嗎啡戒斷小鼠NAc神經元中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）檢測BLA-NAc神經元投射的活性，發現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遺傳學發現，激活杏仁核- NAc通路降低嗎啡戒斷誘導的抑郁樣行為，抑制杏仁核- NAc通路則產生抑郁行為。表明杏仁核到NAc谷氨酸能的輸入能夠調節與嗎啡戒斷相關的抑郁樣行為。
 

圖：杏仁核到NAc的興奮性突觸傳遞減弱促進嗎啡戒斷誘導的抑郁樣行為產生
 

07 淺析：嗎啡戒斷誘發抑郁樣行為的分子和環路機制模型

在嗎啡戒斷狀態下，杏仁核中的dynorphin/KOR信號增強并激活p38 MAPK，進而上調GLT1的表達，GLT1的表達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，從而導致NAc中DA釋放減少，最終出現抑郁樣的行為。
 

圖：嗎啡戒斷誘發抑郁樣行為的分子機制和神經回路的擬建模型

文章總結：
總的來說，本文發現在嗎啡戒斷誘導的抑郁行為中，杏仁核中dynorphin/KOR信號上升激活p38 MAPK，進一步上調GLT1的表達。GLT1的上調增強了對突觸間谷氨酸的攝取，降低杏仁核-NAc的興奮性投射，從而促進阿片類戒斷誘導的抑郁樣行為。

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

光纖記錄可以檢測神經核團及環路的信號變化，有助于探究腦區上下游投射關系及神經元活性。瑞沃德R820三色光纖記錄系統兼具數據采集及數據分析功能，紅綠熒光自由采集，同時兼具行為視頻與熒光數據同步記錄分析功能，讓實驗更為高效。