Nature：解析精准的神经环路——脑啡肽使我们饿的时候吃得更多

2021-10-23

阿片及阿片类物质的成瘾性导致严重的药物滥用。多种阿片类物质和内源性阿片样肽通过激活中脑边缘环路中的mu阿片样肽受体（MOPR）介导奖赏相关行为，其中包括伏隔核内侧壳（mNAcSh）这一脑区。已有研究表明mNAcSh中MOPR的激活可导致奖赏相关行为，但由于研究方法的限制，内源性阿片样肽的奖赏相关环路和细胞机制仍存在大量未知。
华盛顿大学成瘾、疼痛和情感神经生物学研究中心的MichaelBruchas团队于2021年10月13日在Naure发表研究论文：Anendogenousopioidcircuitdeterminesstate-dependentrewardconsumption ，揭示了mNAcSh中释放的脑啡肽通过激活中缝背核（DRN）投射到mNAcSh神经末梢上的MOPR ，使小鼠在食物剥夺后吃得更多。

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首先，研究人员向mNAcSh中注射MOPR选择性拮抗剂CTAP ，发现CTAP降低了食物剥夺后的进食增加。并且全身敲除Oprm1小鼠的进食增加行为被完全拮抗。
【Nature：解析精准的神经环路——脑啡肽使我们饿的时候吃得更多】为了明确是哪一类神经元表达的MOPR参与进食增加，研究人员敲除了Pdyn+或Penk+神经元中的Oprm1 ，发现只有Penk+神经元中Oprm1的缺失导致进食增加的减少。但是，研究人员敲除mNAcSh神经元的Oprm1后却发现进食增加的行为没有被抑制，而逆行敲除投射到mNAcSh的神经元的Oprm1后进食增加的行为被抑制（图.1f）。
以上结果说明投射到mNAcSh的、表达Penk和Oprm1的神经元对于进食增加行为是必要的。

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图1：mNAcSh中的MOPR对于进食增加是必要的
a.食物剥夺后进食增加。 b-c.mNAcSh中注射CTAP或Oprm1敲除抑制进食增加行为。 d-e.选择性敲除Penk+细胞的Oprm1降低了进食增加行为。 f.敲除mNAcSh中的Oprm1没有降低进食增加，而逆行敲除投射到mNAcSh的神经元的Oprm1降低了进食增加行为。
进一步，研究人员通过逆行标记投射到mNAcSh的Penk+神经元锁定了DRN旁侧（LDRN）这一脑区。荧光原位杂交显示LDRN中Penk+神经元有一半同时表达Oprm1 。
对LDRNPenk->mNAcSh神经元末梢进行在体钙成像记录显示在食物/水剥夺后的进食行为中，钙信号显著降低，并可被纳洛酮拮抗，说明该投射神经元的神经末梢的钙信号降低具有MOPR依赖性。

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图2：LDRNPenk->mNAcSh神经元呈现阿片肽依赖性
a.逆行标记投射到mNAcSh的Penk+神经元，发现LDRN神经元被标记。 b-c.LDRNPenk有一半表达Oprm1 。 d-g.在体钙信号显示DRNPenk->mNAcSh神经元的末梢钙信号，水剥夺后舔水嘴时降低的钙信号可被纳洛酮拮抗。
在条件性敲除Penk+神经元中的MOPR后再恢复LDRNPenk神经元中的MOPR表达，使进食增加行为被恢复。更加细致地，研究人员在LDRNPenk->mNAcSh神经元上表达光激活的opto-MOPR嵌合受体，在mNAcSh中光激活末梢上的MOPR受体，原本被纳洛酮拮抗的进食增加行为被恢复。
以上结果综合说明LDRNPenk->mNAcSh神经元末梢上的MOPR对于进食增加行为是充分且必要的。

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图3：LDRNPenk->mNAcSh神经元MOPR的激活对于进食增加行为是充分的
a-e.恢复LDRNPenk的MOPR表达，恢复了进食增加行为和吗啡的条件位置偏爱。 f-h.纳洛酮能降低水剥夺后舔水嘴增加行为。利用opto-MOR光激活DRNPenk->mNAcSh的神经末梢上的MOPR能拮抗纳洛酮导致的舔水嘴次数降低。
那么，是什么配体激活了LDRNPenk->mNAcSh神经元末梢上的MOPR？该配体又来源于什么细胞？研究人员利用半胱天冬酶损毁mNAcShPenk神经元、DREADDGi抑制mNAcShPenk神经元，发现进食增加行为被显著抑制；用DREADDGq激活mNAcShPenk神经元，发现进食增加行为被显著增加。

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