Nat Commun：贪杯一时爽，为何戒酒难？慢性饮酒致多巴胺—基因动态耦合失调
Nat Commun：贪杯一时爽，为何戒酒难？慢性饮酒致多巴胺—基因动态耦合失调
2025年2月25日，美国范德比尔特大学Cody A. Siciliano团队在Nature Communications发表题为“Synchrony between midbrain gene transcription and dopamine terminal regulation is modulated by chronic alcohol drinking”的研究，揭示了慢性酒精摄入如何调节中脑基因转录与多巴胺终端调控之间的同步性。
酒精使用障碍的特点是行为和情绪状态的紊乱，这些状态在戒断后仍然持续存在。即使在没有酒精的情况下仍存在的持久性突触变化对于预防复发的干预措施具有重要意义。在这项研究中，28只雄性恒河猴经历了超过20个月的酒精摄入实验，期间穿插了三次每次30天的强制戒断期。在最后一次戒断期结束后，研究人员对伏隔核进行亚秒级多巴胺监测，并对腹侧被盖区进行了RNA测序。研究发现，尽管基因转录水平未发生改变，但多巴胺转运体功能、kappa阿片受体敏感性和强啡肽释放（所有这些都是抑制性调节因子，作用是减少细胞外多巴胺水平）出现了持久性的增强。基因表达与这些编码蛋白的功能读数之间的关系高度动态且受到饮酒历史的影响。这些结果概述了酒精使用对突触产生的长期影响，并表明评估转录-功能关系对于合理设计精确疗法至关重要。这一发现为理解酒精依赖的生物学机制提供了新的见解，并可能有助于开发针对酒精使用障碍的新治疗方法。
为了模拟人类的酒精摄入和复发情况，使恒河猴自愿摄入酒精，并且在强制戒断期后恢复恒河猴对酒精的接触。17只饮酒的恒河猴首先通过程序诱导多饮自愿饮酒，然后进行为期12个月、每天22小时的开放饮酒期，接着是一个月的强制戒断期，再是3个月的重新开放饮酒期，再次一个月的强制戒断期，最后是3个月的重新开放饮酒期，结束时对受试者进行了尸检。
图二 慢性自愿酒精摄入限制了伏隔核多巴胺释放的动态范围
作者使用了伏安法检测细胞外多巴胺浓度，以实时监测体外脑切片中的诱发释放和重摄取动力学变化。首先，通过比较一系列刺激强度（50-900 µA，单脉冲，4 ms，单相刺激）下的释放幅度来评估多巴胺的兴奋性。研究发现，虽然各组的EA50值相似，但刺激强度与多巴胺释放之间的关系因酒精摄入史而改变。具体来说，饮酒组在高强度刺激下表现出较少的多巴胺释放。进一步分析表明，慢性饮酒和戒断导致多巴胺释放的动态范围减小。在其余实验中，作者使用了350 µA的刺激来诱发多巴胺释放，该刺激强度接近饮酒组和对照组共享的EA50值。
图一 实验设计及其理论依据
慢性饮酒通过增加抑制性突触前调节因子（如DAT效率提高）的活性，导致细胞外空间中多巴胺再摄取速率增加，从而产生低多巴胺状态。这种效应在长期戒断期间是否持续存在尚未测试。使用单脉冲刺激（350 µA，4 ms，单相）来诱发多巴胺释放，结果显示各组在350 µA刺激下的多巴胺释放量没有差异。但慢性饮酒者的最大多巴胺重摄取速率（Vmax）显著增加，这与低多巴胺状态一致。在对照组中，某些基因（如DRD2、OPRK1、DAT、VMAT2）的表达与多巴胺释放或重摄取速率之间没有相关性；但在有饮酒史的动物中，这些基因的表达与功能表现出同步性。在对照组中，这些受体的表达与NAc中的多巴胺释放无关，但在饮酒者中显示出正相关。同样地，在饮酒者中，这些转运蛋白的表达与多巴胺释放和重摄取速率呈正相关，而在对照组中则没有这种关系。研究发现，酒精使用和戒断周期可能改变了体细胞转录活动与轴突功能之间的基本关系，即使在转录表达水平没有变化的情况下也是如此。这项研究表明，慢性饮酒不仅改变了多巴胺系统的功能，还影响了调控这些功能的基因表达模式，尤其是在长期戒断后仍能观察到这些变化。
图三 慢性饮酒引起了多巴胺重摄取的长期变化，并伴随着上游转录与下游多巴胺释放动态之间的同步性
作者试图通过刺激kappa阿片受体的内源性配体释放，并在应用kappa阿片受体拮抗剂前后检测多巴胺释放的变化来推断kappa阿片受体激活的效果。为了测量kappa阿片受体的内源性激活，使用了高度选择性的kappa阿片受体拮抗剂NorBNI。任何由于应用NorBNI而导致的多巴胺释放幅度的变化都可以归因于阻断了kappa阿片受体的内源性激活，推测主要是由强啡肽引起的，它是已知的主要内源性配体。在对照组和饮酒组中，分别用5脉冲刺激（频率为5到100 Hz）测量多巴胺释放以建立用药前的基线，然后在NorBNI存在的情况下重复这些刺激。在对照组中，NorBNI并未调节整个刺激频率曲线上的释放幅度，表明刺激未引起可测量的内源性强啡肽释放。而在饮酒组中，应用NorBNI后产生了明显的多巴胺释放去抑制。对比NorBNI应用前后不同刺激频率下的释放情况，结果显示在高频率刺激下，NorBNI明显增加了多巴胺释放。总之，研究表明慢性饮酒和长期戒断通过增加NAc中的强啡肽释放概率，增强了kappa阿片受体对多巴胺释放的控制，并通过一种机制破坏了功能性释放与上游转录之间的同步性。
图四 慢性酒精摄入在长期戒断期间增加了强啡肽的释放概率
该研究有助于揭示酒精成瘾在基因转录和神经调节层面的内在机制，发现可能的关键基因和神经通路，为理解酒精成瘾的生物学基础提供新的视角。