J Neurosci︱南京中医药大学关晓伟/葛菲菲团队发现甲基苯丙胺戒断焦虑的新中枢机制

撰文︱葛菲菲

责编︱王思珍，方以一

编辑︱王思珍

焦虑是成瘾戒断综合征的主要精神症状之一[1]，是促发复吸的关键因素。甲基苯丙胺（Methamphetamine，METH）是我国最常见滥用中枢神经系统兴奋剂，约34.3% METH成瘾患者戒断期出现焦虑症状[2]。脚间核（Interpeduncular nucleus，IPN）主要由GABA能神经元组成，参与编码成瘾行为和焦虑等精神障碍疾病[3-5]。目前，IPN中GABA能神经元（IPN^GABA）对METH戒断焦虑的调控作用尚不明确。

2022年12月，南京中医药大学医学院·整合医学学院关晓伟/葛菲菲团队在The Journal of Neuroscience上发表了题为“Specific Inhibition of Interpeduncular Nucleus GABAergic Neurons Alleviates Anxiety-Like Behaviors in Male Mice after Prolonged Abstinence from Methamphetamine”的研究论文，发现METH长期戒断可诱发雄性小鼠焦虑样行为，伴行IPN^GABA过度激活；条件性抑制IPN^GABA活动，可显著缓解METH戒断焦虑，提示IPN^GABA是调控METH戒断综合征的关键脑靶标。

1.  METH长期戒断诱发焦虑

作者构建METH长期戒断模型，通过高架十字迷宫（elevated plus maze，EPM）、旷场实验（open-field test，OFT）和埋珠实验（marble buried test，MBT）检测小鼠焦虑样行为；通过悬尾实验（tail suspension test，TST）和强迫游泳实验（forced swim test，FST）检测小鼠抑郁样行为。在EPM测试中，METH长期戒断组（M）小鼠在开臂的活动时间、运动距离及进入开臂次数均显著降低，而EPM中总运动距离不变（图1 b-f）。此外，两组小鼠在OFT、MBT、TST和FST中各指标均无显著差异（图1g-l）。表明METH长期戒断显著诱发焦虑，不产生明显的抑郁。

图1：METH长期戒断诱发雄性小鼠焦虑样行为，而不产生抑郁样行为

（图源：Xu X, et al., J Neurosci, 2022）

2.  METH早期戒断未出现明显的焦虑与抑郁

作者检测在METH早期戒断期，小鼠的焦虑与抑郁样行为。与盐水早期戒断组（S’）相比，METH早期戒断（M’）组小鼠在EPM、OFT、MBT、TST和FST测试中，各指标均无显著差异（图2）。表明在METH早期戒断期，焦虑和抑郁并未受到明显的影响。

图2：METH早期戒断不影响雄性小鼠的焦虑、抑郁样行为

（图源：Xu X, et al., J Neurosci, 2022）

3.  METH长期戒断导致IPN^GABA过度激活

作者进一步探究METH长期戒断后IPN脑区两类主要神经元的活性变化。首先，通过c-fos（神经元活化标志物）分别与GAD67（GABA能神经元标志物）或CaMKII（谷氨酸能神经元标志物）免疫荧光染色，发现METH长期戒断增加IPN脑区c-fos与GAD67共标神经元的数量，而不改变c-fos与CaMKII共标神经元的数量（图3 a和b）。此外，IPN临近的腹侧被盖区（ventral tegmental area，VTA）c-fos表达也无显著差异（图3 c）。随后，作者采用腺相关病毒标记IPN^GABA并进行离体脑片记录，发现METH长期戒断小鼠IPN^GABA在loose-patch记录时表现出更高的自发放电频率和较低的发放间隔变异系数（图3 f-h）；whole-cell记录时表现出更高的诱发放电率和输入电阻（图3 i-l）。表明在METH长期戒断期，IPN^GABA过度活化。

图3：METH长期戒断导致IPN^GABA过度激活（图源：Xu X, et al., J Neurosci, 2022）
4.  特异性抑制IPN^GABA有效缓解METH戒断焦虑

作者采用化学遗传学（designer receptors exclusively activated by designer drugs，DREADDs）方法，检测条件性抑制IPN^GABA对METH长期戒断诱发焦虑样行为的影响。与对照病毒组（Control）相比，抑制IPN^GABA显著提升METH长期戒断小鼠在EPM开臂的活动时间和探索次数，而OFT、MBT、TST和FST各指标均无显著差异（图4）。表明条件性抑制IPN^GABA可有效缓解METH长期戒断焦虑，并不会影响或诱发抑郁。

图4：抑制IPN^GABA缓解METH长期戒断小鼠的焦虑样行为

（图源：Xu X, et al., J Neurosci, 2022）

5.  特异性抑制IPN^GABA有效降低IPN^GABA异常兴奋

采用c-fos染色和离体脑片记录以检测IPN^GABA的活性，作者发现化学遗传调控有效抑制IPN^GABA的c-fos表达（图5 a），并降低IPN^GABA的自发放电频率和输入阻抗（图5 c-i）。表明条件性抑制IPN^GABA缓解METH戒断焦虑,可能是通过降低其异常兴奋而发挥作用的。

图5：化学遗传抑制IPN^GABA挽救METH长期戒断期IPN异常兴奋

（图源：Xu X, et al., J Neurosci, 2022）

图6：工作总结图：METH长期戒断增加雄性小鼠的焦虑样行为，伴随着IPN区GABA能神经元过度激活，如c-fos表达增加和电生理兴奋性增强。通过DREADDs方法，特异性抑制IPN^GABA挽救IPN区GABA能神经元的异常兴奋，并有效缓解METH长期戒断雄性小鼠的焦虑样行为。（图源：Xu X, et al., J Neurosci, 2022）

文章结论与讨论，启发与展望

综上，该研究发现METH长期戒断诱发焦虑，伴随IPN^GABA过度激活。条件性抑制IPN^GABA通过逆转其异常活化，有效缓解METH长期戒断焦虑，证实IPN^GABA在编码METH长期戒断焦虑症状中起关键作用。值得关注的是，抑制IPN^GABA并不影响和诱发抑郁，提示IPN^GABA可能是治疗METH戒断焦虑、副作用较少的潜在优选脑靶标。未来研究需全面评估METH长期戒断焦虑行为中的IPN^GABA神经元亚群、神经投射和潜在的分子机制。

原文链接：https://doi.org/10.1523/JNEUROSCI.1767-22.2022

南京中医药大学医学院·整合医学学院博士研究生许星、硕士研究生李南沁为论文的共同第一作者，南京中医药大学医学院·整合医学学院关晓伟教授、葛菲菲副教授为本文的共同通讯作者。本研究由国家自然科学基金、江苏省自然科学基金、南京中医药大学中药学一流学科开放课题资助。

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[1]Hellem TL (2016) A review of methamphetamine dependence and withdrawal treatment: a focus on anxiety outcomes. J Subst Abuse Treat 71:16–22.

[2]Su H, Zhang J, Ren W, Xie Y, Tao J, Zhang X, He J (2017) Anxiety level and correlates in methamphetamine-dependent patients during acute withdrawal. Medicine (Baltimore) 96:e6434.[3]Avelar AJ, George O (2022) How nicotine withdrawal symptoms fight each other: interpeduncular GABA neuron activity dynamically controls negative affect vs. coping behavior. Neuropsychopharmacology 47:617–618.[4]Klenowski PM, Zhao-Shea R, Freels TG, Molas S, Tapper AR (2022) Dynamic activity of interpeduncular nucleus GABAergic neurons 8 • J. Neurosci., 0, 2023 • 00(00):000 Xu, Li et al. · IPNGABA Modulates METH Abstinence-Induced Anxiety controls expression of nicotine withdrawal in male mice. Neuropsychopharmacology 47:641–651.[5]Zhao-Shea R, DeGroot SR, Liu L, Vallaster M, Pang X, Su Q, Gao G, Rando OJ, Martin GE, George O, Gardner PD, Tapper AR (2015) Increased CRF signalling in a ventral tegmental area-interpeduncular nucleusmedial habenula circuit induces anxiety during nicotine withdrawal. Nat Commun 6:6770.

本文完