酒精成癮中CREB相關(guān)基因蛋白的生物學(xué)進展*

楊琪 陶睿

負性情緒理論提到焦慮、抑郁等負性情緒被認為是酒精依賴重要的動因，多數(shù)人飲酒常常是因為借酒消愁;飲酒可以緩解緊張，減輕現(xiàn)實困難和內(nèi)心矛盾引起的焦慮，所以說負性情緒可能會導(dǎo)致復(fù)飲。犒賞理論認為多巴胺釋放到中腦邊緣系統(tǒng)通路中會產(chǎn)生鼓勵性學(xué)習(xí)的作用，提高該腦區(qū)的多巴胺水平可以刺激飲酒。多巴胺能的腹側(cè)被蓋區(qū)投射到伏隔核(NAc)在酒精的犒賞效應(yīng)中起著重要的作用。研究發(fā)現(xiàn)CREB的基因轉(zhuǎn)錄因子在調(diào)節(jié)酒精成癮的欣快和焦慮路徑中有重要作用。本文主要綜述了活體中CREB相關(guān)蛋白的改變對酒精成癮的影響。

1 CREB的磷酸化(Phosphorylation of CREB，p-CREB)

CREB是表觀分子量為43000的一種蛋白，屬于β亮氨酸的轉(zhuǎn)錄因子。CREB結(jié)合蛋白是成癮的重要相關(guān)因素［1，2］。研究顯示在21基因內(nèi)區(qū)的 rs3025684多態(tài)鏈可能是成癮發(fā)展的風(fēng)險因子［3］。CREB的磷酸化可能作為一個時間相關(guān)以及在特殊腦區(qū)和細胞中基因表達的調(diào)控者，調(diào)節(jié)著突觸功能的長期改變［1，4］。在CCP實驗(CCP實驗是用于評價藥物精神依賴性的經(jīng)典實驗?zāi)Ｐ?中發(fā)現(xiàn)甲基苯丙胺可以顯著的誘導(dǎo)行為改變，而這可能與紋狀體和海馬中p-CREB的表達減少有關(guān)。被甲基苯丙胺處理過的大鼠，相比較正常對照組其紋狀體和海馬CA1區(qū)域的p-CREB細胞數(shù)是顯著增加的，機制可能是甲基苯丙胺對多巴胺神經(jīng)元的毒副作用，抑制多巴胺神經(jīng)元的再攝取，導(dǎo)致細胞內(nèi)多巴胺高度集聚，表達水平的改變和腦區(qū)蛋白功能的改變涉及到信號傳輸和基因的轉(zhuǎn)錄，這與神經(jīng)適應(yīng)性改變有關(guān)［5］。CREB和p-CREB蛋白水平在慢性飲酒期和戒斷期是改變的。大鼠即興的酒精攝入導(dǎo)致NAc表面CREB磷酸化減少，在酒精撤出后p-CREB水平在24～72 h后明顯減少。但是在7 d后控制水平恢復(fù)正常，這提示NAc涉及到飲酒的調(diào)控［6］。急性飲酒會增加p-CREB的水平從而產(chǎn)生抗焦慮的效果，這可能與喜好酒精大鼠的焦慮行為以及過量飲酒有關(guān);在喜好酒精的大鼠中，通過往杏仁核中心區(qū)域(Central nucleus of amygdala，CeA)中注入蛋白激酶的激動劑(Sp-cAMP)增加了p-CREB水平以及減少焦慮行為和酒精的消耗，這顯示p-CREB在焦慮表現(xiàn)和飲酒行為中有重要作用;健康成年大鼠在乙醇慢性暴露下，24 h后酒精戒斷會有焦慮表現(xiàn)，這可能與CeA和普通杏仁核(medial nucleus of amygdala，MeA)中 p-CREB水平減少有關(guān)，這顯示CeA中p-CREB不足與酒精依賴的發(fā)展有關(guān)［7］。在慢性飲酒處理大鼠的肝臟中CREB細胞核轉(zhuǎn)移和磷酸化存在異常。慢性飲酒的大鼠肝活體中CREB等磷酸化亦是增加［8］。活體中p-CREB的功能缺陷可能與酒精依賴的發(fā)展有關(guān)，所以未來的研究方向可能在于更正p-CREB缺損從而減少酒精的攝入以及預(yù)防酒精成癮。

2 蛋白激酶(Protein kinase A，PKA)

PKA是一種cAMP激活四聚體蛋白激酶，它包含兩個催化因子和兩個調(diào)節(jié)因子。乙醇調(diào)節(jié)激活腺嘌呤環(huán)化酶并且增加細胞內(nèi)cAMP促使PKA調(diào)節(jié)和催化因子分離。Chen JX等［9］認為PKA和促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)參與CREB的磷酸化。MAPK家族的蛋白激酶，包括細胞外信號調(diào)節(jié)激酶1/2(Erk1/2)和p38 MAPK，可能涉及突觸可塑性的基因轉(zhuǎn)錄激活調(diào)節(jié)。ERK1/2和p38 MAPK通過磷酸化CREB中絲氨酸-133的磷酸化來激活CREB。Pandey SC等［10］發(fā)現(xiàn)經(jīng)過24 h酒精處理的肝細胞中p38 MAPK的磷酸化顯著增加，而ERK1/2磷酸化沒有增加，CREB的磷酸化的增加與p38 MAPK的磷酸化有關(guān)，這顯示在肝細胞中p38 MAPK參與CREB磷酸化的調(diào)節(jié)。在CREB的磷酸化過程中注入p38 MAPK拮抗劑明顯阻礙了酒精誘導(dǎo)CREB磷酸化的過程，這個過程不能被ERK 1/2的拮抗劑所阻斷。在健康大鼠中急性飲酒可以增加p-Erk1/2的水平，慢性飲酒在CeA和MeA中Erk1/2的磷酸化趨于正常，慢性飲酒戒斷后可導(dǎo)致Erk1/2磷酸化減少，這說明Erk1/2的激活和酒精暴露方式有關(guān)。這些研究顯示酒精中Erk1/2和CREB有關(guān)系，提示Erk1/2參與CREB的調(diào)節(jié)，而具體機制尚不明確。所以蛋白激酶可能參與酒精成癮的調(diào)節(jié)。

3 腦源性神經(jīng)營養(yǎng)因子(Brain-derived neurotrophic factor，BDNF)

BDNF是腦內(nèi)合成的一種蛋白質(zhì)，由位于染色體11上面的BDNF基因所編碼。BDNF可以被神經(jīng)元激活所誘導(dǎo)，其在神經(jīng)突觸的生長，突觸的可塑性以及樹突形態(tài)學(xué)的調(diào)節(jié)中有重要作用，并且BDNF與物質(zhì)成癮密切相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)慢性酒精暴露中BDNF是顯著減少的，酒精戒斷時是增加的，并認為酒精導(dǎo)致細胞損害可能與BDNF有關(guān)。調(diào)查者發(fā)現(xiàn)在急性飲酒和自行飲酒后大鼠背側(cè)紋狀體BDNF表達增加了，而且還發(fā)現(xiàn)BDNF水平減少導(dǎo)致酒精消耗增加，而在嚙齒類動物中BDNF增加能減弱酒精的消耗。這些結(jié)果顯示BDNF信號路徑涉及到酒精成癮調(diào)節(jié)的內(nèi)在平衡過程［11］，并且與酒精依賴患者執(zhí)行功能的減退有關(guān)［12］。

研究認為NMDA受體(NMDAR)參與BDNF的調(diào)節(jié)，通常NMDAR增加會導(dǎo)致BDNF的利用度增加，這可能與其對抗神經(jīng)毒性有關(guān)。BDNF通過結(jié)合高親和度相關(guān)原肌球蛋白激酶B(TrkB，BDNF的一種受體)受體促進BDNF觸發(fā)細胞信號的釋放，酒精通過抑制TrkB減弱 BDNF對神經(jīng)的保護作用［10］，從而參與CREB的調(diào)節(jié)。Arc是一種即早基因，受BDNF-CREB相依賴的信號所調(diào)節(jié)，因為與突觸可塑性及神經(jīng)病學(xué)功能有重要的聯(lián)系，他在學(xué)習(xí)和記憶中扮演重要角色，可能涉及到遺忘的恢復(fù)［10］。Arc mRNA位于NMDAR激活的突觸位點。在大鼠中通過NMDA-R和TrKB等受體系統(tǒng)刺激神經(jīng)元導(dǎo)致Arc mRNA和蛋白的表達增加，而且NMDA-R受體的激活增加會增加樹突中Arc mRNA的轉(zhuǎn)錄和翻譯，從而參與BDNF的調(diào)節(jié)［10］。

4 神經(jīng)肽Y(Neuropeptide Y，NPY)

NPY是一個高度保守的36個氨基酸的神經(jīng)遞質(zhì)，涉及廣泛的生物學(xué)和行為學(xué)功能的調(diào)節(jié)，NPY是CREB的靶基因，NPY和CREB相互調(diào)節(jié)，并且 CREB的激活能夠增加NPY-Y1受體的表達。NPY可能通過情緒的調(diào)節(jié)從而參與酒精成癮的調(diào)控［7，13，14］。研究發(fā)現(xiàn)神經(jīng)肽Y在CeA中存在抗焦慮的作用從而能夠減少酒精的攝入［15］。在酒精成癮的大鼠的CeA中注入帶有NPY的菌體可減少酒精攝入所引起的焦慮［16］，所以NPY在活體的調(diào)控機制有待進一步研究。

NPY系統(tǒng)顯示與焦慮行為和飲酒行為有關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)大鼠在神經(jīng)肽Y相關(guān)基因被剔除后焦慮行為和酒精消耗顯著增加，而另一種基因改造的大鼠(使NPY過度表達)會使酒精消耗總量減少。腦室內(nèi)的NPY調(diào)節(jié)可以誘導(dǎo)出焦慮效果，這些證據(jù)顯示焦慮行為和飲酒與NPY信號有關(guān)［17］。剔除NPY基因的大鼠會產(chǎn)生高焦慮和高飲酒行為。而且喜好飲酒的大鼠CeA中NPY存在缺陷。在CeA中注入NPY會增加酒精依賴的大鼠的飲酒量。在CeA中NPY能減少酒精依賴增加的焦慮情緒。許多研究顯示增加NPY的表達會減少飲酒和焦慮行為。并且NPY可能通過多種途徑參與物質(zhì)成癮的形成［18］。因此NPY在治療焦慮和酒成癮中存在重要的藥理學(xué)機制，研究發(fā)現(xiàn)地西泮能明顯降低焦慮模型大鼠血漿神經(jīng)肽Y水平［19］，所以說糾正體內(nèi)神經(jīng)肽Y的異常被認為是治療酒精依賴的潛在方法

5 小結(jié)與展望

酒精濫用可導(dǎo)致突觸可塑性和相關(guān)神經(jīng)元功能的異常［20］。綜上所述，長期的酒精和藥物濫用導(dǎo)致在細胞水平的信號系統(tǒng)、基因轉(zhuǎn)錄、蛋白表達的失常從而導(dǎo)致神經(jīng)適應(yīng)性的改變。CREB蛋白的表達和激活由PKA、MAPK等調(diào)節(jié)。CREB的磷酸化之后參與CREB結(jié)合蛋白和其他轉(zhuǎn)錄元件的形成，并且CREB的靶基因明確的表明CREB的磷酸化、BDNF、NPY功能減退可能涉及酒精成癮發(fā)展的分子機制?？傊嬀茖?dǎo)致體內(nèi)的神經(jīng)生物學(xué)改變，在未來的研究中筆者希望能夠更加清晰闡述這些物質(zhì)之間的相互作用機制，并且可以借鑒國內(nèi)陳旭等［21］一些較新的生物學(xué)領(lǐng)域進行探究。從而為治療酒精依賴提供理論基礎(chǔ)。

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