? ? ? ? 阿一片類藥物（嗎一啡、芬一太一尼、美一沙一酮等）是臨床上治療疼痛最有效、使用最廣泛的一類藥物。值得關(guān)注的是，這類藥物的長期使用引起的藥物鎮(zhèn)痛耐受嚴(yán)重限制了阿一片類藥物的臨床應(yīng)用，也是阿一片類藥物上癮和濫用的根本原因。大量基礎(chǔ)和臨床研究發(fā)現(xiàn)長期在固定環(huán)境中接受阿一片類藥物治療會導(dǎo)致阿一片鎮(zhèn)痛耐受速度明顯加快，這一現(xiàn)象被稱為環(huán)境偶聯(lián)的阿一片鎮(zhèn)痛耐受（Associative opioid analgesic tolerance，AOAT），AOAT是阿一片類藥物耐受的重要組成形式，然而目前介導(dǎo)AOAT的中樞神經(jīng)環(huán)路尚不清楚。

? ? ? ? 2023年2月8日，中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)生命科學(xué)與醫(yī)學(xué)部熊偉教授課題組在Science Advances期刊在線發(fā)表了題為“Coordinated activity of a central pathway drives associative opioid analgesic tolerance”的研究論文。在這項工作中，研究人員通過小鼠成功建立了AOAT動物模型，結(jié)合光遺傳、化學(xué)遺傳、鈣成像和腦片電生理等方法，明確了腹側(cè)海馬的谷氨酸能神經(jīng)元→背內(nèi)側(cè)前額葉皮層的膽囊收縮素能神經(jīng)元→基底外側(cè)杏仁核的谷氨酸能神經(jīng)元這條神經(jīng)環(huán)路在AOAT中的重要作用。

? ? ? ? Science Advances期刊同期還對該工作以“Pavlovian-conditioned opioid tolerance”為題進行了3頁紙的焦點評論。國際上著名的《New Scientist》（新科學(xué)家）雜志也對該工作以“Newly found brain pathway could be key to reducing opioid addiction”進行了詳細(xì)報道。

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? ? ? ? 為了建立AOAT模型，作者首先分別在小鼠的飼養(yǎng)籠和與飼養(yǎng)籠環(huán)境完全不同的特殊環(huán)境中對小鼠連續(xù)腹腔注射嗎一啡，結(jié)果顯示環(huán)境不會影響嗎一啡的鎮(zhèn)痛作用，但是特殊環(huán)境中嗎一啡的耐受速度明顯快于飼養(yǎng)籠中，從而成功建立AOAT模型。通過側(cè)腦室和鞘內(nèi)注射嗎一啡發(fā)現(xiàn)AOAT發(fā)生在脊髓上水平，而全腦c-fos染色發(fā)現(xiàn)嗎一啡與特定環(huán)境偶聯(lián)后會導(dǎo)致腹側(cè)海馬（vHPC）、背內(nèi)側(cè)前額葉皮層（dmPFC）和基底外側(cè)杏仁核（BLA）中的神經(jīng)活動明顯增加（圖1）。
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? ? ? ? 接著，通過依賴taCasp3誘導(dǎo)神經(jīng)元凋亡的方法特異性損毀了BLA、dmPFC和vHPC腦區(qū)。結(jié)果顯示損毀BLA后嗎一啡的鎮(zhèn)痛作用消失了，但是不影響vHPC和dmPFC中c-fos的變化；而損毀dmPFC和vHPC后抑制了AOAT的發(fā)展，并且損毀dmPFC抑制了AOAT誘導(dǎo)的BLA c-fos的增加，而損毀vHPC抑制了AOAT誘導(dǎo)的dmPFC和BLA c-fos的增加（圖2）。以上結(jié)果說明，大腦可能是通過vHPC→dmPFC→BLA的三級環(huán)路投射調(diào)控AOAT的發(fā)展。
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? ? ? ? 以前研究表明vHPC→dmPFC的投射神經(jīng)元參與環(huán)境編碼，所以作者首先驗證了vHPC→dmPFC的投射在AOAT中的作用。通過光遺傳和腦片電生理發(fā)現(xiàn)vHPC→dmPFC有谷氨酸能投射神經(jīng)元，并且這些神經(jīng)元的活性在AOAT中明顯增加。化學(xué)遺傳激活vHPC→dmPFC谷氨酸能神經(jīng)元投射明顯增加了嗎一啡耐受的速度，模擬了AOAT，化學(xué)遺傳抑制vHPC→dmPFC谷氨酸能神經(jīng)元投射抑制了AOAT的發(fā)展，而化學(xué)遺傳抑制vHPC→BLA的投射不影響AOAT的發(fā)展（圖3）。以上結(jié)果說明，vHPC→dmPFC谷氨酸能投射在AOAT中發(fā)揮重要作用。
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? ? ? ? 神經(jīng)環(huán)路示蹤顯示dmPFC到BLA有神經(jīng)元投射，化學(xué)遺傳抑制dmPFC→BLA投射抑制了AOAT的發(fā)展，而化學(xué)遺傳激活dmPFC→BLA投射增加了飼養(yǎng)籠中小鼠的嗎一啡耐受速度，模擬了AOAT。同時，鈣成像實驗結(jié)果顯示在AOAT中dmPFC→BLA投射神經(jīng)元的活性增加，而單純的環(huán)境或嗎一啡并不能增加dmPFC→BLA投射神經(jīng)元的活性（圖4）。以上結(jié)果說明，dmPFC→BLA投射在AOAT發(fā)展中發(fā)揮重要作用。
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? ? ? ? 通過RNA測序，作者發(fā)現(xiàn)在dmPFC中抗阿一片有關(guān)的基因膽囊收縮素（CCK）的mRNA表達水平很高，而CCK是腦內(nèi)最有效的內(nèi)源性抗阿一片肽。通過轉(zhuǎn)基因小鼠、RetroAAV逆行標(biāo)記、AAV-EGFP順行標(biāo)記和RV逆行追蹤，作者發(fā)現(xiàn)dmPFC的CCK能神經(jīng)元投射到BLA的谷氨酸能神經(jīng)元上，并且dmPFC→BLA的CCK能神經(jīng)元的活性在AOAT中增加。化學(xué)遺傳抑制dmPFC→BLA的CCK能神經(jīng)元投射抑制了AOAT的發(fā)展，化學(xué)遺傳激活dmPFC→BLA的CCK能神經(jīng)元投射增加了飼養(yǎng)籠小鼠嗎一啡耐受的速度，模擬了AOAT（圖5）。以上結(jié)果說明，dmPFC→BLA的CCK能投射神經(jīng)元在AOAT中發(fā)揮重要作用。

? ? ? ? 通過RV逆行示蹤和免疫熒光染色，作者發(fā)現(xiàn)vHPC的谷氨酸能神經(jīng)元投射到dmPFC的CCK能神經(jīng)元上，接著通過光遺傳、RetroAAV逆行標(biāo)記和腦片電生理，作者進一步驗證了vHPC的谷氨酸能神經(jīng)元投射到dmPFC中投射到BLA的CCK能神經(jīng)元上（圖6）。以上結(jié)果說明存在Glu^vHPC→CCK^dmPFC→Glu^BLA的環(huán)路參與調(diào)控AOAT。
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圖6. Glu^vHPC→CCK^dmPFC→Glu^BLA環(huán)路參與調(diào)控AOAT
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? ? ? ? 那么這條環(huán)路是如何導(dǎo)致嗎一啡耐受速度加快的呢？為此，作者首先在BLA中注射了不同的阿一片受體拮抗劑，發(fā)現(xiàn)BLA的μ-阿一片受體在阿一片鎮(zhèn)痛中發(fā)揮重要作用，并且其作用隨著AOAT的發(fā)展而降低。通過在BLA中注射CCK受體拮抗劑和激動劑，發(fā)現(xiàn)CCK2受體對于AOAT發(fā)展起作用。免疫熒光染色結(jié)果顯示μ-阿一片受體和CCK2受體在BLA中存在共定位。同時，腦片電生理結(jié)果表明激活CCK受體后會抑制μ-阿一片受體的作用（圖7）。以上結(jié)果說明，在AOAT中dmPFC→BLA的CCK能投射神經(jīng)元通過在BLA中釋放CCK作用于CCK2受體，進而拮抗了μ-阿一片受體的作用，最終導(dǎo)致耐受速度加快。
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結(jié)論

? ? ? ??綜上，結(jié)合光遺傳、化學(xué)遺傳、鈣成像和腦片電生理等技術(shù)，解析了環(huán)境偶聯(lián)阿一片耐受的神經(jīng)環(huán)路及分子機制（圖8），加深了我們對阿一片類藥物耐受神經(jīng)機制的認(rèn)識，為臨床上治療阿一片耐受、成癮和濫用提供了潛在的治療靶點。
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圖8. 特定環(huán)境偶聯(lián)阿一片耐受的神經(jīng)環(huán)路示意圖
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熊偉教授課題組合照

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? ? ? ? 中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)博士后侯熠文和特任副研究員鄒桂昌為論文的共同第一作者，熊偉教授為論文的唯一通訊作者。本研究也得到了美國國立衛(wèi)生研究院張黎研究員、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)楊煜鵬教授、北京生命科學(xué)研究所曹鵬研究員的大力幫助。該項工作得到了合肥微尺度物質(zhì)科學(xué)國家研究中心、合肥綜合性國家科學(xué)中心人工智能研究院的大力支持，以及科技部、基金委、中科院、教育部等部門的資助。