酒精减弱促肾上腺皮质激素释放因子对扩展杏仁核至背侧纹状体胆碱能神经元的兴奋效应
eLife评估
本研究首次发现中央杏仁核(CeA)和终纹床核(BNST)向背侧纹状体胆碱能中间神经元(CINs)存在直接CRF阳性投射,揭示了应激信号调控纹状体功能的新途径。研究者通过解剖学和功能连接证据,证明酒精会干扰CRF介导的胆碱能活动,为酒精使用障碍(AUD)的机制研究提供了重要支持。该研究的证据强度为"令人信服",方法符合当前最先进水平。
研究重要性
重要性等级:具有跨学科的理论和实践意义
- 里程碑
- 基础性
- 重要
- 有价值
- 实用
证据强度
证据等级:方法适当且经过验证
- 杰出
- 引人注目
- 令人信服
- 扎实
- 不完整
- 不足
摘要
酒精复饮与促肾上腺皮质激素释放因子(CRF)信号传导紊乱有关,但其具体机制尚不明确。本研究发现背侧纹状体胆碱能中间神经元(CINs)接受CeA和BNST中CRF阳性神经元的直接输入,且CINs表达CRF受体1(CRFR1)。功能记录显示CRF通过CRFR1增强CIN兴奋性并促进乙酰胆碱释放,而急性酒精暴露和戒断会削弱CRF对CIN的兴奋作用。这一发现揭示了CRF介导的杏仁核-纹状体通路,为应激与酒精相互作用导致纹状体功能障碍提供了新视角,提示CRF信号是研究奖励通路应激诱导变化的重要靶点。
研究亮点
- 背侧纹状体CINs接收CeA和BNST单突触CRF阳性输入
- CINs表达CRFR1,纹状体中存在CRF阳性纤维
- CRF通过CRFR1信号增强CIN活动
- 急性酒精暴露损害CRF诱导的胆碱能活性
研究意义
背侧纹状体调控目标导向行为,在酒精使用障碍(AUD)中起关键作用。本研究发现CeA和BNST中CRF生产神经元直接投射至CINs,其中部分CINs表达CRFR1。电生理记录证实这些投射具有功能输入特性,且急性酒精暴露会干扰这一过程。这一发现为研究CRF与酒精相互作用导致纹状体功能损伤奠定了基础。
研究背景
酒精使用障碍(AUD)是一种慢性复发性脑部疾病,应激是其发展和复发的关键诱因。临床和前临床证据表明,CRF等应激相关神经回路在成瘾行为中起核心作用。尽管已有研究阐明CRF在杏仁核等边缘系统的功能,但其在背侧纹状体(调控目标学习、习惯形成和行为灵活性的关键区域)的作用机制尚不明确。
研究方法
实验动物
使用3-4月龄ChAT-eGFP、ChAT-Cre、Drd1a-tdTomato等转基因小鼠和CRFR1-Cre-2A-tdTomato转基因大鼠,所有动物均来自Jackson实验室。实验经德克萨斯农工大学伦理委员会批准。
病毒注射
通过立体定位手术向目标脑区注射AAV8-Ef1a-FLEX-TVA-mCherry等病毒,使用共聚焦显微镜观察CRF阳性神经元投射情况。
电生理记录
制备脑片进行细胞贴附记录,检测CRF和酒精对CIN放电频率的影响。使用夹膜片钳放大器(Clampex-10)和Mini Analysis软件分析数据。
统计分析
采用SigmaPlot进行统计分析,使用t检验、方差分析和Student-Newman-Keuls事后检验,显著性水平p<0.05。
研究结果
背侧纹状体CINs接收CeA和BNST单突触输入
通过狂犬病毒介导的单突触逆行示踪,发现CINs接收来自CeA(平均13/4切片)和BNST(18/4切片)的直接输入,且BNST输入强度显著更高(Mann-Whitney U检验,p<0.001)。
背侧纹状体缺乏CRF神经元
免疫组化显示CRF阳性神经元主要集中在CeA和BNST(分别为20/7和15/7切片),而背侧纹状体几乎无CRF阳性细胞体(29/7切片),表明纹状体CRF信号来自外部输入。
CRF增强CIN活动并促进乙酰胆碱释放
电生理记录显示CRF(100 nM)使CIN放电频率显著升高(t(8)=-24.08,p<0.001),此效应可被CRFR1拮抗剂NBI 35695阻断(Mann-Whitney U=0.000,p<0.001)。使用AAV-GRABACh4m传感器证实CRF处理后乙酰胆碱荧光信号显著增强(Mann-Whitney U=7.000,p<0.05)。
急性酒精暴露削弱CRF效应
50 mM酒精处理可显著降低CIN自发放电(Mann-Whitney U=0.000,p<0.05)。预处理酒精后,CRF诱导的放电增强效应显著减弱(t18=2.70,p<0.05),表明酒精干扰CRF依赖的胆碱能调节。
讨论
本研究揭示了CRF阳性神经元从CeA/BNST向背侧纹状体CINs的直接投射通路。CRF通过CRFR1增强CIN兴奋性并促进乙酰胆碱释放,而酒精暴露和戒断削弱这一效应。这提示CRF信号通路可能是AUD治疗的新靶点,恢复CRF信号可能缓解应激和酒精引起的纹状体功能障碍。
值得注意的发现包括:① BNST向CINs的投射比例高于CeA(5.49 vs 5.01,p<0.001);② 纹状体CRFR1阳性CINs占约30%;③ CRF诱导的CIN兴奋效应可持续数分钟,而酒精处理后该效应减弱50%以上。这些发现为理解应激与酒精共同作用导致的认知灵活性缺陷提供了机制解释。
本研究的局限性在于:① 仅检测了急性酒精暴露效应,未研究慢性暴露影响;② 未明确CRFR1表达水平变化的具体机制;③ 未评估通路特异性干预的治疗效果。未来研究需进一步阐明酒精对CRFR1表达和下游信号通路的影响,并探索靶向该通路的治疗策略。
数据可用性声明
所有研究数据已上传至Dryad数字存储库(
资助信息
本研究获得NIAAA R01AA021505、R01AA027768等项目资助。

