评论：两个分子开关在所有成瘾中起着重要作用，包括行为成瘾。 我强调的一个叫DeltaFosB，另一个是CREB，这是本文的主题。
20多年前，科学家们迷上了一种能够对许多滥用药物做出反应的转录因子。 他们的工作会导致治疗吗？
克里格伦斯
宾夕法尼亚大学（University of Pennsylvania）的研究生斯蒂芬·马格（Stephen Mague）将装有鼠标笼的推车推入一个房间，房间大小与步入式衣柜一样大。 这个房间就像一个摄影冲印室，只被红光照亮，挤满了小型工作台和悬挂的黑色窗帘。 在走廊上，电视屏幕从房间内部显示摄像机的视线，俯视一排有机玻璃盒子。
一只乳胶手套的手一一出现在屏幕上，并在每个盒子里塞了一只棕色的老鼠。 动物们四处搜寻，探索角落。 在房间中间停了几下，大力修饰自己。 玛格（Mague）正在对这些动物进行调理，以使一种药物与隔室的一侧在另一侧相关联，例如，一种具有条纹壁而不是实心壁的壁。 在腔室中添加可卡因等药物使这项工作非常容易。 研究生杰西·克莱克（Jess Cleck）说，只有一次接触这种药物就能做到这一点：“有一次，我让一只老鼠在他之前得到可卡因的那一侧坐了13分30秒。”
随着时间的流逝，无论是在动物还是人类中，药物被带走都会导致药物依赖，渴望和撤药。 焦虑和抑郁变得更加普遍，随着药物成为动机的主要来源，所有其他奖励来源都失去了吸引力。 成瘾者的生理变化惊人。 达拉斯的德克萨斯大学西南医学中心的埃里克·内斯特勒（Eric Nestler）说：“并不是他们对某种药物或多或少地敏感，他们是不同的人。” “您正在深刻改变神经细胞的本质。”
从第一次匆忙到持续成瘾的恶性循环涉及许多神经生物适应：突触的长期抑制，神经变性和基因表达的永久性修改。 然而，没有两种药物是相似的，因为每种药物都有自己的特质。 例如，安非他明和可卡因等兴奋剂会增加伏隔核中的神经元分支，而吗啡具有相反的效果。
药物对大脑的影响的经典描述集中在奖励系统上，尤其是从腹侧被盖区（VTA）腹侧投射到伏隔核的神经元。 这些神经元释放多巴胺，酒精和滥用药物直接或间接地激发它们。 当多巴胺传递到伏隔核时，它会激发愉悦感。
随着时间的流逝，该系统开始腐蚀并产生耐受力，故障就开始了。 相同剂量的药物会引起较小的多巴胺反应，VTA神经元会收缩，突触连接衰减，受体密度改变，某些基因的表达增加，特别是与焦虑和抑郁相关的基因。 根据加利福尼亚州拉霍亚市萨克研究所（Salk Institute）的乔治·库布（George Koob）所说，这是“成瘾的阴暗面”，当成瘾者继续使用毒品只是为了缓解成瘾的不良情绪时。
宾夕法尼亚大学，雀巢分校的玛格（Mague）首席研究员朱莉（Julie Blendy）和其他人正在筛选伴随药物暴露和成瘾而产生的无数分子变化，以准确确定大脑中转录发生的事情。 近二十年来，成瘾研究人员一直在关注一种转录因子的活性：cAMP反应元件结合蛋白（CREB）。 这种蛋白质对多种滥用药物有反应，包括可卡因，吗啡，酒精，苯丙胺和尼古丁。 雀巢表示，尽管有这么多时间，但“现在我们在鉴定CREB靶标方面只是冰山一角”。 他们仍然希望找到预防或修复这些变化的线索。
Blendy准确地记得她的第一批CREB缺陷小鼠何时出生。 她笑着说：“他们15岁，我（在六月）生下了女儿，两周后，他们有了第一个突变体。” 当时Blendy是位于海德堡德国癌症研究中心的Gunther Schutz实验室的博士后，并且对基因敲除技术抱有极大的热情。 其他团体则呼吁使用小鼠。
但是，当Schutz的研究小组开始对小鼠进行表征时，一切都停止了。 “我们意识到我们还没有完全淘汰出局，” Blendy说。 突变动物具有CREB基因的其他剪接形式，但事实证明这是一次偶然的事故。 CREB基因敲除动物无法在围产期生存。 仅有少量的CREB可使这些突变体存活到成年，其功能变化将使研究人员能够探究CREB在许多神经系统方面的作用，包括学习，记忆，情绪障碍和成瘾。
到了90年代中期，转录因子已经成为成瘾研究的目标。 它始于1970年代，最初是在蓝斑处的腺苷酸环化酶，这是一种脑部蓝色的区域，可将去甲肾上腺素输送到大脑的许多部位。 腺苷酸环化酶合成cAMP，进而激活CREB。 诺贝尔奖获得者马歇尔·尼伦伯格（Marshall Nirenberg）及其同事在蓝斑神经元中提供了对吗啡具有“细胞耐受性”的证据。 他们表明，尽管吗啡暴露后腺苷酸环化酶的活性下降，但当该药物与细胞共孵育一天以上时，腺苷酸环化酶的活性就会反弹。1除去药物后，该酶的活性急剧上升，作者将其解释为摆脱依赖的一种细胞退缩：“这种现象可以比作动物的禁欲综合症。”
“您正在深刻改变神经细胞的本质。” 埃里克·纳斯特勒
直到十多年后的1990年代初，当时位于耶鲁大学的Nestler和他的团队在体内复制了实验结果，并从腺苷酸环化酶向下游移动了两个步骤，激活了CREB。 他们表明，一定剂量的吗啡会损害CREB的磷酸化（CREB活化的标志物），但长时间暴露于该药物后，其活性恢复正常。2“大约在同一时间，” Nestler回忆说，“我们在问：蓝斑只是阿片系统的模型系统，但其他神经元有反应吗？” 他转向伏隔核，一组神经元，从腹侧被盖区接受多巴胺能输入，并参与大脑的奖励系统。 在那里，雀巢发现了类似的结果：长期使用吗啡会增加CREB的活性。
Schtz实验室的CREB缺陷型小鼠为测量CREB在成瘾过程中是否必要提供了机会。 Blendy与当时在巴黎大学任教的拉斐尔·马尔多纳多（Rafael Maldonado）于1996年表明，她的突变小鼠缺乏正常动物表现出的吗啡戒断症状。3 ”，Blendy说。 “问题是，动物从一开始就从不依赖这种药物吗？” Blendy得出结论，CREB在引发成瘾方面很重要。 但是，这种简单的解释太好了，难以置信。
比尔·卡勒宗（Bill Carlezon）现在是马萨诸塞州贝尔蒙特市哈佛麦克莱恩医院的精神病学副教授，他是1990年代中期在雀巢实验室的博士后，研究伏伏核中的可卡因。 当时，尚无直接靶向CREB的好方法，因此，Nestler的小组开发了一种带有突变形式CREB的病毒载体，该病毒可与内源CREB竞争并阻断其活性。 当给突变动物服用可卡因时，它们表现出对这种药物的偏爱，而当CREB在动物中过表达时，它们表现出对该药的反感。4
Blendy于1997年以CREB缺陷型小鼠系移居宾夕法尼亚大学后，发现了类似的结果。 当给这些动物服用低剂量的可卡因（剂量足够小，以使其与盐水和野生型动物无法区分）时，这些动物对接受可卡因的盒子侧面表现出强烈的偏好。5“ CREB缺乏的动物表现出可卡因奖励的提高。” Blendy说。
尽管Blendy的数据与Nestler和Carlezon的结果一致，但这些发现似乎与她对吗啡的结果不符。 CREB缺乏症似乎使动物对可卡因更感兴趣，但它与吗啡的作用相反。 Blendy怀疑差异与每种药物作用的不同大脑区域有关。 尽管所有滥用药物最终都会使伏隔核中的多巴胺增加，但它们通过不同的机制起作用：可卡因阻断伏伏核中的多巴胺转运蛋白，而吗啡则抑制腹侧被盖区的多巴胺细胞。
吸毒成瘾涉及的分子变化的复杂性并不仅限于此。 酒精和尼古丁对CREB的作用不同于可卡因和吗啡。 此外，另一个转录因子DFosB以与CREB相似的方式上调，尽管对行为有相反的影响6。
DFOSB对药物的反应可能与CREB一样重要，特别是对于长期变化。 根据Nestler的说法，CREB主要提供药物的负面反馈，而DFFB则宣传药物的奖励效果。
Nestler说：“ DFosB在许多方面都可以看作CREB的反面。” 然而，由于令人困惑的复杂性，两个转录因子都可以在同一细胞中上调。 Nestler解释说：“有些细胞显示出CREB的激活，有些细胞诱导了DFosB，有些则重叠。” “这是一个非常复杂的过程，需要解决。”
尽管知识上存在这些空白，但到1990年代，科学家们确信CREB在调节滥用药物的作用方面很重要。 然而，他们也意识到，这显然不是大脑所有区域所有药物的千篇一律的标记，更不用说治疗了。 “ CREB永远不会成为治疗目标。 这太重要了，它太普遍了。” Blendy说。
她决定转向下游。 她的小组正在跟踪从成瘾到依赖到戒断的成瘾过程中许多CREB目标基因的表达。 “希望它所负责的某些目标[基因]将是理想的。”
在这些阶段的差异表达中表现出最引人注目的结果的一个下游靶基因是促肾上腺皮质激素释放因子（CRF，也称为促肾上腺皮质激素释放激素，CRH）。 CRF在介导压力反应中很重要，但它也与Koob上瘾的阴暗面有关。 “我们的发现，”库布说，“尤其是对于酒精，鸦片和尼古丁，可卡因的情况尤其如此。当动物吸食大量药物时，CRF系统会参与其中并导致过量吸毒-采取。”
美国国家酒精滥用和酒精中毒研究所的临床主任Markus Heilig说，CRF系统的上调似乎是永久性的。 “去年，在啮齿动物上发表的一系列论文表明，如果您长期依赖酒精，以及中毒和戒断的循环，它将在内源性[CRF]系统中引起明显的长期变化，” Heilig说。
考布最近表明，依赖酒精的动物在服用CRF1受体拮抗剂后会在戒断期间少喝酒。7“有人预测[CRF1受体拮抗剂]可能是戒断的好药，”内斯特勒说。 然而，找到一种可以在人类中安全使用的拮抗剂一直很困难。 在两名患者肝酶水平升高后，几年前停止了对一种药物NBI 30775的临床试验。8Koob和Heilig等人正在努力寻找可安全用于治疗成瘾的CRF1受体拮抗剂。
今年3月，Heilig公布了酒精依赖大鼠的有希望的结果，显示该药物在接触应激物时阻止了依赖动物寻求酒精.9如果CRF1受体拮抗剂可以被开发成药物，Koob说，最可能的应用是在急性戒断期间。
“ CREB永远不会成为治疗目标。 这太重要了，它太普遍了。”-朱莉·贝利（Julie Blendy）
在Blendy的Penn实验室以北约300英里处，哈佛麦克莱恩医院的一名衣着，戴着手套和赃物的科学家穿着类似的手推车，将动物推车推向走廊。 这些是Carlezon的实验大鼠，每只大鼠都通过外科手术安装在其头部的顶部，像天线一样。 电极以方波电流脉冲的形式将愉悦的刺激馈入大脑的奖励中心。 在Carlezon的办公室里，他播放了一个鼠标的视频，该鼠标不断旋转轮子以接收快乐的电流。 “这似乎是有史以来最好的事情。 动物会选择它而不是毒品，食物，性别–等等。”他说。
Carlezon说，当电流下降到奖励减少的频率以下时，鼠标会在某个特定点停止旋转。 当动物从可卡因中撤出时，它们愿意为之工作的最小电流量（它们的“回报阈值”）就会上升。10“由于撤离过程中的刺激效果不佳，老鼠需要更高的频率才能获得它们（为了刺激而工作）。” Carlezon的结论是：“我们认为他们正在生产更多的强啡肽。”
强啡肽是一种内源性阿片类药物，作用于k-阿片受体，是CREB的下游靶基因。 Carlezon表明，当伏隔核中的CREB或强啡肽功能升高时，可卡因的回报较少，有时甚至是厌恶。 但当k受体被阻断时，效果就会消失.4 Carlezon现在正在试验给予经历可卡因戒断的大鼠服用k-阿片受体拮抗剂，并测量这些药物是否可以稳定地保持奖励阈值。 如果拮抗剂起作用，Carlezon说它们可能成为治疗停药症状的候选者。
同样在斯克里普斯（Scripps）的Koob和Brendan Walker在酒精依赖的大鼠中使用了k阿片受体拮抗剂nor-binaltorphimine，发现它们的饮酒量较少。 在不依赖的动物中，他们的饮酒行为没有改变。 沃克说，它支持强啡肽-阿片类药物系统参与成瘾的“黑暗面”的想法11。 “总的来说，”沃克说，“这就是假设-当动物是依赖的并且您去除酒精时，负面影响加剧使得他们想要获取更多的酒精。 看起来，如果我们可以阻止该系统，那么从某种意义上讲，我们可以阻止肛门过度饮酒的动机。”
宾夕法尼亚大学精神病学副主任，成瘾研究中心主任查尔斯·奥布赖恩（Charles O'Brien）说，强啡肽和CRF1受体拮抗剂的研究似乎很有希望，但要真正治疗成瘾，目标必须是大脑的记忆中心，可能涉及CREB，也可能不涉及CREB。
奥布莱恩说：“成瘾是强迫性的吸毒行为。” “这不是酒精，可卡因或海洛因本身产生的变化。 事实是，毒品消失后，会有一种学习，记忆的痕迹，会产生渴望，会导致药物寻找和复发。” 雀巢表示，这些记忆是毕生的。 “小时候，我们碰了一个热炉，就想起了用热炉做实验永远都不值得……” 毒品记忆可能和那些记忆一样强大。”
学习成瘾是否涉及CREB尚不确定。 尽管如此，内斯特勒说，操纵CREB的靶基因以缓解戒断症状可以帮助其他成瘾疗法，例如认知行为疗法，这可能会影响记忆。 “在我看来，越早将这些[潜在药物]纳入人类研究对象就越好，”奥布莱恩说。 “动物模型可以指明方向，但迟早您必须将它们引入人类。”
参考资料
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5. CL Walters，JA Blendy，“滥用药物的正负增强特性中对cAMP反应元件结合蛋白的不同要求”，J Neurosci，21：9438-44，2001。[PUBMED]
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8. C. Chen，DE Grigoriadis，“ NBI 30775（R121919），一种促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）1型受体的口服活性拮抗剂，用于治疗焦虑症和抑郁症”，Drug Dev Res，65：216- 26年2005月XNUMX日。[PUBMED]
9. DR Gehlert等人，“ 3-（4-氯-2-吗啉-4-基-噻唑-5-基）-8-（1-乙基丙基）-2,6-二甲基咪唑[1,2 -b]哒嗪：一种新型的可渗透脑的口服促肾上腺皮质激素释放因子受体1拮抗剂，在酒精中毒动物模型中具有疗效，” J Neurosci，27：2718-26，2007。[PUBMED]
10. I. Goussakov等人，“撤除可卡因期间外侧杏仁核中的LTP”，《欧洲神经病学杂志》，23：239-50，2006年。
11. Walker BM和Koob GF，“β阿片类药物系统在乙醇依赖中的激励作用的药理学证据”，Neuropsychopharmacology，在线出版物，2年2007月XNUMX日。[PUBMED]
阅读更多：上瘾的研究–科学家–生命科学杂志http://www.the-scientist.com/article/display/53236/#ixzz17vJl152n
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