吗啡戒断相关的抑郁样行为研究，揭示KORs从杏仁核到伏隔核的投射关系
阿片类药物成瘾，是一种以强迫性药物服用为特征的慢性复发性疾病。药物戒断会使患者产生强烈的厌恶情绪，而抑郁则是药物戒断产生的厌恶情绪中最为常见的一种。
长期暴露于阿片类药物，大脑奖赏回路中强啡肽(dynorphin)/k-阿片类受体(KORs)信号显著增加。有研究发现KORs参与阿片类药物戒断诱发的抑郁样行为，并且该行为与伏隔核(NAc)中多巴胺(DA)释放减少有关。此外，杏仁核是 KORs 敏感的谷氨酸能传入脑区，杏仁核神经元还对NAc中DA的释放具有重要的调节作用。然而，KORs调节这种与阿片类药物戒断相关的厌恶情绪的分子机制和神经元回路目前尚不清楚。
2021年11月2日，来自于中国科学院，同济大学医学院，浙江中医药大学的研究团队在 Cell Reports 上发表了题为 Amygdalar k-opioid receptor-dependent upregulating glutamate transporter 1 mediates depressive-like behaviors of opioid abstinence 的工作，揭示了KORs从杏仁核到NAc的投射关系，以及如何介导吗啡药物戒断诱导的抑郁行为及其相关分子机制。
论文图
该研究在吗啡戒断诱导的抑郁小鼠模型中，利用光纤记录、膜片钳、化学遗传学和免疫组化等方法，揭示了吗啡戒断通过增加杏仁核中KOR配体dynorphin的表达来激活KORs，进而激活p38 MAPK并促进GLT1表达。GLT1的表达上调降低了杏仁核向NAc的谷氨酸输入，从而促进吗啡药物戒断诱导的抑郁样行为。
01 首先，研究人员在吗啡戒断诱导的小鼠抑郁模型中，检测杏仁核dynorphin/KOR信号的上调是否参与抑郁行为的产生，使用蔗糖偏好实验和悬尾实验评估抑郁程度。发现在吗啡戒断诱导的小鼠中，蔗糖偏好评分显著降低，悬尾静止时间增加，杏仁核亚区BLA的dynorphin A表达水平显著升高，表明杏仁核dynorphin/KOR信号参与抑郁行为的产生。抑制KOR信号通路，则阻止了抑郁行为的产生。以上结果表明：吗啡戒断上调杏仁核dynorphin/KOR信号通路并诱导抑郁样行为产生。
图：吗啡戒断激活杏仁核KORs并诱导抑郁样行为
02 随后鉴于p38是丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）家族成员，在调节抑郁中发挥着重要作用。为了确定杏仁核中p38 MAPK的激活是否参与吗啡戒断诱导的抑郁样行为, 作者测试了吗啡戒断是否通过上调dynorphin/KOR信号通路激活p38 MAPK。结果发现在吗啡戒断后，p38磷酸化水平显著增加，抑制dynorphin/KOR则可消除P38激活作用，杏仁核内抑制p38可显著抑制抑郁行为。在杏仁核中激活KORs，小鼠表现出抑郁行为并增加p38的磷酸化水平，此时抑制p38则能够消除抑郁行为。这表明杏仁核中KOR依赖的p38 MAPK信号的激活是吗啡戒断诱导的抑郁样行为所必需的。
图：杏仁核中 KOR 依赖性 p38 MAPK 信号通路激活参与吗啡戒断相关的抑郁样行为
03 紧接着考虑到有研究表明谷氨酸转运体(GLT1)在应激性抑郁中起重要的作用，因此研究人员推测杏仁核内GLT1表达的改变参与吗啡戒断诱导的抑郁行为。发现吗啡戒断显著增加细胞表面GLT1表达，在杏仁核内抑制或敲除GLT1，可显著逆转吗啡戒断诱导的抑郁行为。杏仁核中抑制KOR或p38可阻断吗啡戒断诱导的GLT1上调。表明KOR/p38 MAPK信号通路通过上调GLT1的水平促进吗啡戒断诱导的抑郁行为。
图：KOR/p38 MAPK信号通路介导GLT1上调并促进吗啡戒断诱导的抑郁样行为
04 然后使用KOR基因敲除小鼠来进一步检测杏仁核中KORs在吗啡戒断诱导的p38激活、GLT1表达上调和抑郁样行为中的作用。结果发现KOR敲除小鼠在吗啡戒断后，未表现抑郁样行为，但p38和GLT1均有上调。使用AAV病毒在KOR敲除的小鼠杏仁核中过表达KORs，随后进行吗啡戒断，发现小鼠恢复了类似抑郁的行为。
图：杏仁核中KORs参与吗啡戒断诱导的p38激活、GLT1表达上调和抑郁样行为的产生
05 再接着由于GLT1在维持细胞外谷氨酸浓度和调节谷氨酸突触传递中起重要作用，随后研究人员检测吗啡戒断诱导的GLT1上调是否会抑制杏仁核谷氨酸能的传递。通过膜片钳电生理技术，发现吗啡戒断小鼠NAc神经元中sEPSCs的频率明显降低。使用光纤记录方法（瑞沃德多通道光纤记录系统）检测BLA-NAc神经元投射的活性，发现吗啡戒断后悬尾测试小鼠的信号迅速下降，表明吗啡戒断降低杏仁核到NAc的兴奋性突触传递。
图：吗啡戒断降低杏仁核到NAc的兴奋性突触传递
06 最后，研究人员验证从杏仁核到NAc的兴奋性传递减少的影响。通过药物注射和化学遗传学发现，激活杏仁核- NAc通路降低吗啡戒断诱导的抑郁样行为，抑制杏仁核- NAc通路则产生抑郁行为。表明杏仁核到NAc谷氨酸能的输入能够调节与吗啡戒断相关的抑郁样行为。
图：杏仁核到NAc的兴奋性突触传递减弱促进吗啡戒断诱导的抑郁样行为产生
07 浅析：吗啡戒断诱发抑郁样行为的分子和环路机制模型
在吗啡戒断状态下，杏仁核中的dynorphin/KOR信号增强并激活p38 MAPK，进而上调GLT1的表达，GLT1的表达升高增加了对杏仁核突触间隙中谷氨酸的摄取，由此降低谷氨酸的浓度。因此，杏仁核-NAc的谷氨酸能传递被减弱，从而导致NAc中DA释放减少，最终出现抑郁样的行为。
图：吗啡戒断诱发抑郁样行为的分子机制和神经回路的拟建模型
文章总结：
总的来说，本文发现在吗啡戒断诱导的抑郁行为中，杏仁核中dynorphin/KOR信号上升激活p38 MAPK，进一步上调GLT1的表达。GLT1的上调增强了对突触间谷氨酸的摄取，降低杏仁核-NAc的兴奋性投射，从而促进阿片类戒断诱导的抑郁样行为。
鉴于与吗啡戒断相关的抑郁样行为被认为是复发的主要原因，GLT1和杏仁核对于NAc的输入将是一个有希望的治疗干预靶点，具有重要的临床意义。
光纤记录可以检测神经核团及环路的信号变化，有助于探究脑区上下游投射关系及神经元活性。瑞沃德R820三色光纤记录系统兼具数据采集及数据分析功能，红绿荧光自由采集，同时兼具行为视频与荧光数据同步记录分析功能，让实验更为高效。
