「酒鬼」的福音：酒精成癮的基因靶點被發現
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言歸正傳，適量小酌是有好處的。啤酒可以促進血液循環，使人心情愉悅、保持活力，是夏秋季暑降溫解渴止汗的清涼飲料。但是，過量酗酒則會產生大量不良後果，如誘發II型糖尿病、高血壓、血脂異常（如甘油三酯高等）、痛風等多種頑疾，數據顯示，酗酒是5%疾病的罪魁禍首[1]。酒癮一旦養成，則十分難以戒除，目前酒精成癮的危害甚至超過了海洛因和可卡因[2]。
過去的研究針對酒精獎賞、渴求、複發等行為的神經環路以及分子機制進行研究，但是這些研究並未能有效控制酗酒行為，表明過去針對酒精獎賞而構建的行為範式可能並不是研究酒精成癮的完美方案。
就我們的自身經歷而言，我們很多人都喝過酒，但是產生酒癮的人非常少。然而，在模式動物中，幾乎所有動物都能學會主動獲取成癮藥物，包括酒精，這是一個巨大的矛盾，這意味著這種成因模型在研究酒精成癮中是不夠的[3]。因此，找到從主動尋找成癮藥物（包括酒精）到成癮的轉換因素成為此類模型構建的關鍵。
如何構建呢？
我們都有一種經驗，即成癮的患者在獲取成癮因素（如酒精）的時候是不擇手段的，是會忽略所有美好的其他事物的癲狂狀態，科學家正是利用這個現象構建新的模型。
2018年6月22日，Science雜誌刊登了瑞典Link?ping大學M. Heilig研究組的最新工作[4]，他們建立了一種新的行為學範式，讓大鼠在酒精與甜水之間做出選擇，篩選出了一些「酒鬼」鼠模型，並發現「酒鬼」鼠中央杏仁核（CeA）中γ-氨基丁酸轉運體-3（GAT-3）表達量顯著降低，敲除正常大鼠CeA中GAT-3會誘發其酒癮。
M. Heilig教授
結果
1.「酒鬼「鼠模型的建立
對甜味的偏好是人類與其它動物高度保守的天性[5]，作者利用這個天性，就大鼠對酒精或甜味的選擇性展開研究。
首先作者使用酒精自給葯（self-administer）行為學範式訓練大鼠10個月後進行糖水/酒精偏好實驗。結果發現，儘管這些大鼠從未接觸過糖精，但多數大鼠依然會偏好0.04%糖精，而不是20%酒精，將糖精濃度增至0.2%會加大此偏好性（圖1A-C）。有趣的是，仍有少量大鼠選擇酒精而不是甜水，作者共用620隻大鼠進行此行為學實驗，其中95隻選擇酒精，佔比15.3%（圖1D），作者稱之為「酒鬼」鼠(Alcohol-preferring, AP)，偏好甜水的大鼠稱為糖精偏好鼠（Saccharin-preferring, SP）。
酗酒成癮的人有三個特點：1.喜歡美酒超越其他美食即飲料；2.飲酒動力極強，為飲一瓶不惜翻山越嶺；3.不計後果，明知有害也要狂飲，不醉不休。第一點，作者已經驗證，後兩點，他們發現AP鼠對酒精展現出極強動力，而SP鼠不會；如果在酒精中摻入苦味劑奎寧或者在飲酒時電擊大鼠，SP鼠會少飲很多，而AP依然開懷暢飲（圖1E-G）。表明AP鼠具有酗酒成癮人類的全部特點。
圖1 「酒鬼」鼠偏好飲酒超越甜水
2.「酒鬼」鼠CeA腦區中GAT-3表達下調
在篩選出AP鼠之後，作者使用Nanostring nCounter陣列方法，分析比較AP鼠與SP鼠大腦伏隔核、紋狀體、前額葉皮層、海馬和杏仁核中310個成癮相關基因的表達，發現杏仁核中兩種鼠基因表達差異最大，其中多種γ-氨基丁酸（GABA）重吸收相關基因表達下調（圖2A-B）。通過qPCR進一步檢測，他們發現CeA中GAT-3、GAT-1、BGT-1等多種GABA轉運體基因以及其他GABA重吸收相關基因的轉錄水平均顯著下降（圖2C-D）。
圖2「酒鬼」鼠CeA腦區中多種GABA轉運體表達下調
3.「酒鬼」鼠CeA腦區神經元活動被抑制
上文指出，AP鼠GAT-3等多種GABA轉運體表達下調，而GABA轉運體負責將抑制性神經遞質GABA重吸收，那麼AP鼠CeA中GABA作用時間會被延長，作者就此推論展開研究。
他們使用膜片鉗電生理技術記錄CeA神經元，發現在AP鼠中，相同電刺激會誘發更大的電位，表明突觸傳遞水平的提升，而Paired-pulse ratio（PPR）不變，表明突觸前釋放能力不變。此外，加入GABAA受體抑製劑bicuculine會顯著增加AP鼠刺激後電位的幅度，表明AP鼠CeA中GABA信號作用較強（圖3A-C）。
為驗證此現象由GAT-3表達下調引起，作者在正常大鼠CeA中注射AAV-Slc6a11-shRNA來基因敲低GAT-3，結果發現操作後，CeA神經元電生理性質與AP鼠完全相同（圖3D-F）。
圖3 「酒鬼」鼠CeA腦區神經元被強直性抑制
4.敲低SP鼠CeA中GAT-3基因誘發酒精偏好行為
進一步，作者在SP鼠的CeA中注射AAV-Slc6a11-shRNA來敲低GAT-3，發現CeA中GAT-3轉錄水平和表達水平均顯著下降（圖4A-C），同時會顯著增加SP鼠對酒精的偏好性（圖4D-E）。
圖4敲低SP鼠CeA中GAT-3誘發酒精偏好行為
5.酒精成癮患者CeA中GAT-3轉錄水平顯著下降
最後，藉助人類腦庫，作者在人類酒精成癮患者死後的大腦組織樣本中進行RNA測序，發現只有CeA中GAT-3基因轉錄水平顯著下降，而其它腦區中無差異（圖5），進一步印證了GAT-3基因與酒精成癮的關係。
圖5人類酒精成癮患者CeA中GAT-3轉錄水平顯著下降
總結
酗酒問題已經成為一個嚴重的社會問題，酒癮會誘發多種疾病，其危害甚至高於多種毒品。過去的研究通過自給藥行為學範式研究酒精成癮行為，但存在大量不足。本篇文章開發了新的行為學範式，篩選出了酒精成癮大鼠，它們對酒精的偏好性極強。此外，他們還找到了誘發此現象的分子機制——CeA中 GAT-3表達量下降，基因敲低正常大鼠中GAT-3基因可誘發類似酒癮鼠的行為。
這項發現提示GAT-3可能是臨床治療酒精成癮的一個重要靶點，藉助基於AAV病毒載體的基因治療手段，或許我們可以快速治癒酒精成癮，提升人類健康水平！
和元上海一直關注神經、代謝、腫瘤領域的重大研究進展，為各種生理、病理研究提供最新工具和研究方案，助力臨床轉化和基因治療！
參考文獻
1.Whiteford, H.A., et al., Global burden of disease attributable to mental and substance use disorders: findings from the Global Burden of Disease Study 2010. Lancet, 2013. 382(9904): p. 1575-86.
2. Nutt, D.J., et al., Drug harms in the UK: a multicriteria decision analysis. Lancet, 2010. 376(9752): p. 1558-65.
3.Ahmed, S.H., Validation crisis in animal models of drug addiction: beyond non-disordered drug use toward drug addiction. Neurosci Biobehav Rev, 2010. 35(2): p. 172-84.
4.Augier, E., et al., A molecular mechanism for choosing alcohol over an alternative reward. Science, 2018. 360(6395): p. 1321-1326.
5.Berridge, K.C. and M.L. Kringelbach, Affective neuroscience of pleasure: reward in humans and animals. Psychopharmacology (Berl), 2008. 199(3): p. 457-80.。
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