回路|《科学》:高血压药物也可影响大脑!科学家发现,ACE抑制剂可以调节伏隔核神经回路中内源性阿片肽水平,或可治疗药物成瘾丨科学大发现

大脑有一个专门感受由食物、性、成瘾药物等带来欣快感觉的神经核团 , 它位于基底节的纹状体之中 , 叫做 伏隔核 。 研究证明 , 多种精神障碍疾病如自闭症、抑郁症等与大脑伏隔核中多棘投射神经元的不平衡输出有关 。 伏隔核的多棘投射神经元表达多巴胺受体Drd1 (D1-MSNs) 或 Drd2 (D2-MSNs) , 这两种受体在神经回路的调控中起着关键作用[1-3] 。
众所周知 , 血管紧张素转换酶(ACE)是人体内调节血压的重要物质 , 它通过切割血管紧张素I产生血管紧张素II , 作用于血管紧张素II受体 , 从而参与血压及体液的调节 。 ACE抑制剂(ACEI) , 如卡托普利 , 是临床上常用的降压药 , 还可改善心脏疾病患者的心室重构 。
已有研究发现 ,在大脑背侧纹状体和伏隔核中 , ACE可以在D1-MSN的激动下大量表达 , 而且参与了纹状体兴奋性突触传递的调节[4-5] 。
近日 , 来自美国明尼苏达大学医学院的Brian H. Trieu教授团队在《科学》上发表了他们的研究成果 , 他们发现 , ACEI可以调节伏隔核神经回路中内源性阿片肽的水平 , 从而降低芬太尼等阿片类药物成瘾行为的风险 。
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他们是如何得出这一重大结论的呢?下面让我们来一探究竟 。
首先 , 他们用双转基因小鼠的伏隔核脑片组织进行全细胞记录实验 , 发现 卡托普利可以使D1-MSNs上的兴奋性突触传递发生长时程抑制 , 这种现象称为卡托普利长时程抑制 。 而卡托普利对D2-MSNs和邻近脑区的兴奋性突触也没有产生影响 , 且两者的ACE的表达也较低 。 这说明了D1-MSNs是伏隔核中ACE主要作用的多巴胺受体 。
随后 , 他们还探索其他ACE抑制剂或类似物是否导致上述抑制现象 。 他们发现 , 在缬沙坦、血管紧张素II受体拮抗剂或外源性血管紧张素肽作用下的D1-MSNs没有发生长时程抑制 , 说明ACEI类似物并不能通过D1-MSNs发挥作用 。
为了进一步探索卡托普利长时程抑制潜在的作用受体 , 他们使用了纳洛酮 , 一种常见的阿片受体拮抗剂 , 对D1-MSN进行干预 。 在纳洛酮持续存在的情况下 , D1-MSNs没有发生卡托普利诱导的长时程抑制 , 说明了 这种抑制的发生可能与阿片受体有关 。
接下来 , 他们探索了参与伏隔核神经回路中D1-MSNs的卡托普利长时程抑制的其他潜在成分 , 而阿片受体的配体 , 脑啡肽是重点的关注对象 。
Met-enkephalin-Arg-Phe (MERF)是一种对阿片受体具有高度亲和力的脑啡肽 , 由组成型脑啡肽源基因(Penk)编码 , 在伏隔核中大量表达[6-7] 。 用卡托普利干预小鼠脑片组织后 , 他们对脑啡肽和其他神经肽的释放水平进行了定量 , 结果发现 , 相比于背侧纹状体组织 , 伏隔核所释放的MERF较高 。 另外 , 他们还发现Penk敲除小鼠中脑啡肽信号缺失 , 表明 Penk是伏隔核脑啡肽的主要来源 。
在细胞实验中 , 他们发现抑制ACE后显著增加了MERF的释放 , 而不影响常规脑啡肽或其他神经肽的释放水平 , 而且还导致了D1-MSNs的长时程抑制 。 而其他ACEI , 如群多普利拉 , 对伏隔核神经细胞进行干预后也可以得出一样的结果 。 既往研究已验证D2-MSNs也可高表达Penk[8] , 他们使用标记D2-MSNs的基因小鼠脑片组织进行实验 , 进一步排除了D2-MSNs自发释放MERF的干扰 。
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卡托普利对细胞外神经肽水平的影响