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吗啡与可卡因等成瘾药物能激活中脑-边缘多巴胺系统（MLDS），通过不同的细胞机制增加中脑腹侧被盖区(VTA)到腹侧纹状体伏隔核(NAc)的多巴胺信号，从而使个体产生快感，形成药物依赖。目前已知的一种机制是成瘾药物可以抑制VTA GABA神经元的活性从而对DA神经元产生去抑制作用，引起DA神经元活性增强和多巴胺的大量释放，但成瘾药物如何调节VTA GABA神经元活性并驱动成瘾行为仍然知之甚少。2023年1月20日，美国约翰霍普金斯大学邱照铸研究团队在Neuron（IF 18.688）杂志上发表题为“Ventral tegmental area astrocytes modulate cocaine reward by tonically releasing GABA”的研究论文。研究发现可卡因增强VTA中星形胶质细胞GABA的释放，增强VTA GABA神经元的强直性抑制电流，从而抑制VTA中GABA能神经元的电活动，并解除其对DA能神经元的抑制，进而参与成瘾行为。

实验动物	Gad2-Cas9小鼠 （4-6周，电生理实验）   Gad2-Cas9小鼠 （6-8周，行为测试实验）
病毒产品	AAV9-U6-sgGabrd1-U6-sgGabrd2-CAG-FLEX-mCherry AAV9-U6-sgControl-U6-sgControl-CAG-FLEX-mCherry
使用滴度	1-3x10E12 particles/ml
注射方式	立体定位注射（0.3-0.4μL）
注射部位	VTA（中脑腹侧被盖区）

 

01 结果展示

1. δ-GABAARs介导VTA神经元的强直性抑制

研究表明，包括VTA在内的不同脑区均存在强直性抑制。为了确定强直性抑制在药物成瘾中的作用，作者测量了VTA中GABA和DA能神经元的强直性GABA电流，并标记了投射至NAc区域的DA能神经元（DANAc）。发现在GABAARs（GABA受体）拮抗剂干预的条件下，VTA中GABA和DANAc神经元中观察到相对较小的强直性GABA电流，表明VTA中神经元的强直性抑制与GABAARs相关。δ-GABAARs（δ亚基GABA受体）已被证明在VTA神经元中表达，作者发现δ亚基缺失小鼠VTA中GABA和DANAc神经元的强直性GABA电流显著降低，这表明δ-GABAARs介导VTA神经元的强直性抑制。进一步的研究发现VTA星形胶质细胞中Swell1通道介导GABA释放，并有助于VTA的强直性抑制。

图1. δ-GABAARs介导VTA神经元的强直性抑制

 

2.可卡因增强了VTA中GABA神经元强直性抑制

可卡因是一种极易上瘾的药物，作者研究了可卡因对VTA神经元强直性抑制的影响，发现与生理盐水治疗相比，可卡因慢性暴露引起VTA中GABA神经元的强直性GABA电流显著增加，但对DANAc神经元的强直性抑制无影响。此外，与盐水处理的小鼠相比，重复可卡因处理显著降低了VTA GABA神经元的放电频率，但明显提高了DANAc神经元的放电频率，表明对GABA神经元的抑制可能导致了DANAc神经元抑制的解除。之后作者使用THIP（δ-GABAARs的特异性激动剂）验证了这一结论，发现THIP处理降低了VTA GABA神经元的放电频率，但增强了DANAc神经元的放电频率，支持了抑制VTA GABA神经元可以去抑制DANAc神经元的观点。上述这些发现表明可卡因选择性地增强了VTA GABA神经元的强直性抑制，并降低了GABA神经元的放电活动，导致DA神经元的抑制解除。

图2. 可卡因增强VTA GABA神经元的强直性抑制导致DA神经元失去抑制

 

3. 星形胶质细胞Swell1通道介导可卡因诱导的强直性GABA释放和神经元放电变化

星形胶质细胞Swell1通道在正常情况下介导VTA的强直性抑制，但是否参与可卡因诱发的VTA GABA神经元强直性抑制尚不明确，作者特异性地删除VTA星形胶质细胞中的Swell1，发现可卡因诱发的VTA GABA神经元强直性GABA抑制在Swell1缺失小鼠中被取消，而在对照组小鼠中保持完整。表明星形胶质细胞Swell1参与可卡因诱发的VTA GABA神经元强直性抑制。此外，可卡因暴露抑制了VTA GABA神经元的放电频率，并增加了DANAc神经元的放电频率，但星形胶质细胞Swell1的缺失，消除了可卡因引起的GABA和DANAc神经元放电频率的变化，这表明Swell1介导的强直性抑制在可卡因诱导的VTA神经元活动中起着关键作用。

图3. VTA星形胶质细胞的Swell1缺失消除了可卡因诱导的强直性抑制和神经元变化