Nature子刊丨为什么戒毒者再次进入曾出现过戒断症状的场景会更容易引起复吸？科学家发现场景激活成瘾记忆的神经机制 - 脑医汇 - 神外资讯

撰稿 | AiBrain 内容团队

排版 | AiBrain 编辑团队

外侧下丘脑（lateral hypothalamus, LH）在睡眠-觉醒状态、进食、压力、奖励和动机行为的调节中发挥重要的协调作用。然而，近来研究发现LH在药物成瘾也中发挥重要作用。

LH中主要有四种类型的神经元：食欲肽（orexinergic）、黑色素聚集激素（melanin-centrating hormone, MCH）、GABA能（GABAergic）和谷氨酸能（glutamatergic）神经元。其中，食欲肽神经元已被证明在药物成瘾中发挥重要作用。

谷氨酸神经元作为LH的主要细胞类型之一，约占LH所有神经元的45%。此外，几乎所有的orexinergic神经元都与谷氨酸转运体2（Vglut2）共同定位（Vglut2是谷氨酸神经元的标志）。让人不禁联想谷氨酸能神经元是否参与药物成瘾行为。然而，LH的谷氨酸神经元是否在药物成瘾中发挥作用仍然不清楚。

LH接受来自皮质和皮质下广泛的神经纤维投射。伏隔核主要由核心区和壳构成。核心区主要有表达多巴胺1受体（dopamine D1 receptor，D1）的MNS神经元（D1-MSNs）构成，与LH之间存在紧密的纤维联系。在药物成瘾的行为中，伏隔核区的神经元是否参与了对于下丘脑外侧区域神经元活动的调节？这些问题仍然缺乏清晰度答案。

来自复旦大学中山医院的郑平教授团队，利用光遗传学技术、膜片钳技术、逆性神经示踪技术以及膜片钳技术等一系列研究发现，发现了有关药物成瘾的一条新的神经通路，即伏隔核核心区的D1-MSNs神经元通过GABA神经递质，投射到LH区的GABA神经元，解除了该区域GABA神经元对于谷氨酸能神经元的抑制作用，从而介导药物戒断记忆行为，相关研究成果以Nucleus accumbens circuit disinhibits lateral hypothalamus glutamatergic neurons contributing to morphine withdrawal memory in male mice为题，近日发表于Nature communications。

LH谷氨酸神经元在吗啡戒断记忆的表达中发挥重要作用

实验1：

为了验证上述假设，作者首先建立了毒品成瘾小鼠和突然被动戒毒的动物模型。小鼠被分为四组：盐水+盐水组（SS），吗啡+盐水组（MS），盐水+纳洛酮组（SN），吗啡+纳洛酮组（MS），通过条件性位置厌恶实验来评估小鼠的吗啡诱导的戒断记忆。

结果表明MS组较其他组小鼠厌恶分数显著增加。作者随后通过原位免疫荧光实验证实了MS组小鼠LH区域c-Fos和Vglut2共定位数量显著增加，表明LH的谷氨酸能神经元参与了吗啡诱导的药物戒断记忆。

实验2：

为了验证LH中谷氨酸能神经元的作用，作者将Vglut2-cre转基因小鼠分为三组，hM4Di + 盐水组（对照组），hM4Di + CNO组，EGFP + CNO组（对照组）。

结果发现相较于其他两组，hM4Di + CNO小鼠并没有诱导出强烈的吗啡戒断厌恶行为，表明LH谷氨酸能神经元在吗啡戒断记忆中发挥重要作用。

Fig. 1: LH谷氨酸能神经元参与吗啡戒断记忆行为。

从NAcC投射的D1-MSNs是吗啡戒断记忆表达中激活LH谷氨酸神经元的重要上游回路

实验3：

为了验证投射到LH的伏隔核D1-神经元在吗啡戒断记忆中的作用，作者使用了D1-cre小鼠，随后将小鼠分为三组：hM4Di + 盐水组（对照组），hM4Di + CNO组，mCherry + CNO组（对照组），进行条件性位置厌恶行为实验。hM4Di + CNO组通过阻断D1-MSNs神经元的活动，来判断其对吗啡戒断记忆的影响。

结果发现，hM4Di + CNO小鼠并没有诱导出强烈的吗啡戒断的厌恶行为，表明伏隔核核心区的D1-MSNs神经元在吗啡戒断记忆中发挥重要作用。而同样的实验，在D2-cre小鼠中并没有发现hM4Di + CNO组小鼠与其他两组小鼠存在显著差异，即表明伏隔核壳区的D2-MSNs神经元与吗啡戒断记忆无关。

Fig 2: 使用化学法阻断伏隔核区D1-MSNs或者D2-MSNs神经元对药物戒断记忆的影响

实验4：

为了进一步证明伏隔核核心区与LH之间存在纤维联系，且这种纤维联系在吗啡戒断记忆中发挥作用，作者进一步设计了神经纤维示踪实验和神经元激活共定位实验，在小鼠的LH注射共轭逆行示踪剂（Alexa Fluor 647+CTB647）。小鼠分组同实验1，作者在MN组小鼠的行为学实验中观察到了显著的吗啡戒断厌恶行为。

随后作者对小鼠大脑进行了原位免疫荧光杂交，结果显示MN小鼠组中D1和 c-Fos双标阳性的神经元相对于D1阳性的比例以及D1，c-Fos和CTB647三标阳性的神经元占 D1 和CTB647双标阳性神经元的比例显著高于其他组别。表明伏隔核区D1-MSNs神经元投射到LH区域的神经元活动可能参与吗啡戒断记忆反应。

Fig. 3: D1-MSNs神经元到LH区域的投射在吗啡戒断记忆中的角色

实验5：

为了进一步证明伏隔核核心区D1-MSNs神经元是LH谷氨酸能神经元的上游通路，作者采用了双病毒交叉策略抑制D1-MSNs神经元到LH区域的投射，分别通过行为学实验（条件性位置厌恶实验）和量化LH中的谷氨酸能神经元激活的情况，证实伏隔核核心区D1-MSNs神经元的活动对于LH区域介导的吗啡戒断记忆是必要的。

实验6：

随后，进一步通过光遗传学方法刺激伏隔核区 D1-MSNs神经元，使用全细胞膜片钳技术记录LH区域谷氨酸能神经元的动作电位变化，进一步验证了D1-MSNs作为上游通路对于下游LH区域谷氨酸能神经元的调控作用。鉴于D1-MSNs神经元属于GABA能神经元，作者进一步验证了使用GABA受体拮抗剂阻断伏隔核区的GABA神经元活动，探讨其对于LH谷氨酸能神经元的影响。结果证实了伏隔核核心区D1-MSNs神经元通过GABA能信号调控LH区域谷氨酸能神经元的活性。

Fig. 4: 人工操控D1-MSNs到LH谷氨酸能的神经投射对谷氨酸能神经元活动的影响

在吗啡戒断记忆行为中，投射到LH的NAcC D1-MSNs通过抑制LH局部GABA能神经元激活LH谷氨酸神经元

由于GABA能神经元在神经调控中大多发挥抑制性作用，因此从伏隔核核心区D1-MSNs神经元到LH谷氨酸能神经元的调控更有可能是间接的而非直接的。因此作者推测，伏隔核核心区D1-MSNs神经元可能通过间接通路来调控LH谷氨酸能神经元的表达，即来自伏隔核的GABA能信号通过抑制LH的GABA能神经元的活动，从而解除LH区GABA神经元对于谷氨酸能神经元的抑制作用。作者同样使用全细胞膜片钳技术结合光遗传学的方法，通过激活D1-MSNs神经元，记录LH中GABA能神经元和谷氨酸能神经元的活动。结果表明，D1-MSNs直接作用于LH中的GABA能神经元而非谷氨酸能神经元。

Fig. 5: 伏隔核核心区D1-MSNs到LH的投射对于吗啡戒断记忆行为的影响

作者进一步通过光遗传学的方法激活LH中的GABA能神经元，并记录LH中谷氨酸能神经元的电活动。结果表明GABA能神经元的激活可以直接引起谷氨酸能神经元的抑制性突触后电流。

随后作者通过光遗传学的方法，在激活D1-MSNs神经元的情况下，分别激活或者抑制LH中GABA能神经元，使用细胞膜片钳记录LH中谷氨酸能神经元电活动，结果发现在解除LH中谷氨酸能神经元的一致作用后，即使激活D1-MSNs神经元，也无法激发LH中谷氨酸能神经元的电活动。这表明，LH中的GABA能神经元作为伏隔核核心区D1-MSNs神经元的下游通路，在吗啡戒断记忆中被解除抑制作用，从而导致LH中谷氨酸能神经元激活并介导这种行为。

Fig. 6: 在伏隔核核心区D1-MSNs神经元激活的情况下，LH区域GABA能神经元对于谷氨酸能神经元活动的影响。

综上，该团队发现伏隔核核心区域的D1-MSNs神经元通过释放GABA递质，投射到LH区（LH）的GABA能神经元，解除了LH中GABA能神经元对于谷氨酸能神经元的抑制作用，从而导致谷氨酸能神经元介导的吗啡戒断记忆，为精神药物成瘾行为的治疗提供了新的治疗靶点。

AiBrain内容团队为大家整理了文章的pdf，如有需要，请公众号后台留言“pdf”或扫码添加AiBrain助手微信获取。

^{^✦往期精彩回顾^✦}

声明：脑医汇旗下神外资讯、神介资讯、脑医咨询、AiBrain所发表内容之知识产权为脑医汇及主办方、原作者等相关权利人所有。未经许可，禁止进行转载、摘编、复制、裁切、录制等。经许可授权使用，亦须注明来源。欢迎转发、分享。