成癮**心理依賴及複發的腦機製研究

成癮**心理依賴及複發的腦機製研究

 

摘 要 圍繞學習、記憶、情緒及應激等心理因素與複發的關係，應用**類物質心理依賴研究條件性位置偏愛，條件性位置厭惡，Morris 水迷宮量化覓藥動機模型，行為及條件性行為敏感化等多種動物行為模型，從情緒相關學習、記憶在成癮行為中的作用，不同神經核團與神經遞質係統活動性的改變，應激相關因素易化的成癮易感性，自然獎賞與成癮**獎賞相關記憶的比較研究等方麵，對應激與記憶相關的**心理依賴及複發的腦機製進行了係列研究。

隨著對成癮行為生物基礎認識的逐漸深入，**成癮相關的渴求和複吸行為等心理依賴問題，受到了越來越多的重視。在成癮**作用下，神經係統發生長時程適應性改變，這種長時程的神經適應性改變，成為以強迫性覓藥和複吸為核心特征的依賴行為的物質基礎。特彆是異常學習記憶的快速形成、長久保持和高度喚醒，與成癮行為的發生與發展有著重要關係。這種聯係體現在行為、細胞分子及基因表達與調控等不同方麵。本課題圍繞學習、記憶、情緒及應激等心理因素與複發的關係，建立了**類物質心理依賴的多種動物行為模型。在此基礎上，從情緒相關學習、記憶在成癮行為中的作用，不同神經核團與神經遞質係統活動性的改變，應激相關因素易化的成癮易感性，自然獎賞與成癮**獎賞相關記憶的比較研究等方麵，對應激與記憶相關的**心理依賴及複發的腦機製進行了係列研究。研究內容主要包括如下幾個方麵： 1）空間及正負性情緒相關學習記憶與成癮行為獲得、保持及受環境調控的複發動機的關係；2）習慣化學習與習慣形成與**類物質心理依賴的關係；3）環境應激對成癮行為獲得、保持的影響及其**機製；4）成癮易感性的行為遺傳學基礎及其與後天環境因素的交互作用；5）學習記憶活動與**心理依賴關係大鼠及小雞模型的比較研究；6）人類成癮患者情緒異常激活的功能影像學研究等。探索環境記憶或應激事件與心癮產生，激活之間的本質聯係，研究其生物本質，以尋找有效的對抗方法。

1 學習、記憶在成癮行為中的作用及其相關腦結構

1.1 空間學習記憶能力與成癮行為效應的關係 研究表明成癮**導致的腦內神經遞質係統的長時程適應性改變，其中大部分和腦內學習記憶環路的激活及分子改變存在重要的重合。**成癮的異常學習假說認為，強迫性覓藥行為的形成、保持與複吸行為的發生，和成癮**作用下所形成的異常學習記憶有重要關係。在**產生其致癮性的同時，也改變動物腦內的學習記憶分子並影響動物的學習能力。這種在成癮**作用下改變了的學習記憶能力，會使成癮相關環境線索及用藥動機突顯，影響到成癮行為的保持和複吸行為的發生。我們實驗室的研究工作表明，高空間學習能力的大鼠， 較之低空間學習能力大鼠， 其**精神獎賞CPP效應顯著為高，提示兩者至少存在著部分相同的神經機製[1]。研究同時表明，**以劑量依賴性的方式影響動物在 Morris 水迷宮學習任務中的獲得能力。**對動物空間學習能力的影響部分通過海馬-中隔的膽堿係統調控。東莨菪堿加重10 mg/kg**對空間學習能力的損害，此效應可以被膽堿酯酶抑製劑毒扁豆堿部分逆轉[2]，提示**導致的動物空間學習能力的損害， 部分通過膽堿M受體係統類**在成癮行為及學習記憶能力損害中的**作用與前景（圖1、圖2）

1.2 情緒相關學習記憶與**成癮

1.2.1 負性情緒記憶與成癮行為效應及其腦機製 逃避**戒斷產生的負性情緒是產生強迫性覓藥行為的重要原因之一。戒斷狀態下非條件負性情緒的產生或條件性負性情緒的喚起，在成癮**複吸行為的產生中起到重要作用。我們以條件性位置厭惡（CPA）為**戒斷產生負性情緒狀態的行為模型， 研究CPA形成和表達的相關腦結構及神經遞質基礎。研究發現，小劑量納絡酮可以誘發**處理大鼠產生CPA效應； 同時在中央杏仁核 （CeA）呈現 c-fos 表達的增加，說明 CeA 參與**戒斷誘發的厭惡效應[3]。另外，在***成癮患者的功能核磁共振研究中發現，負性情緒圖片誘發腹內側前額葉（VMPFC）的異常激活，中央杏仁核激活程度減弱[4]（圖3） 。說明VMPFC-CeA環路參與**戒斷誘發的非條件負性情緒及厭惡效應的產生。為了確認 CeA 中參與負性情緒產生的具體神經機製， 我們采用6-OHDA特異性損毀CeA 的DA神經元。結果發現，損毀CeA 的DA係統顯著抑製CPA 的形成（圖 4） ，表明 CeA 的多巴胺係統參與CPA 效應的獲得[5]。研究同時發現，拮抗 CeA 的D1 受體，可以阻斷CPA的形成，而阻斷D2 受體冇有明顯作用[6]（如圖5） 。以上結果表明中央杏仁核的 D1 受體參與**戒斷導致的厭惡效應的產生。研究還表明，除外DA係統外，穀氨酸係統也參與負性情緒的產生過程，NMDA受體拮抗劑MK-801阻斷急**物戒斷導致CPA 效應的獲得， 但是並不影響此效應的表達[7]。研究結果表明，穀氨酸係統促進**戒斷導致厭惡性情緒的產生，而當厭惡性情緒產生後，其條件性喚醒不受穀氨酸係統的調控，提示條件性負性情緒的喚起與非條件性負性情緒的產生可能存在不同的神經機製，其具體作用機製還有待進一步研究。抑鬱症和**成癮存在著顯著的共病現象。儘管各種成癮**導致的戒斷症狀顯著不同，但其存在的抑鬱性情緒及行為表現卻是相同的。提示在成癮**戒斷下出現的抑鬱性神經機製改變可能和戒斷之後的複吸動機關係密切。研究初步發現，抑鬱狀態削弱**CPP的建立；伏隔核注射 D1受體激動劑 SKF38393 能顯著逆轉抑鬱狀態對** CPP建立的影響，D2激動劑quinpirole無明顯作用（圖6）。蒼白球區注射 D1 激動劑 SKF38393、D2 激動劑 quinpirole 都無明顯作用 [8]。結果提示，抑鬱對**獎賞學習的弱化作用，是通過中腦腹側被蓋－伏隔核中伏隔核 D1 受體介導的，而黑質－紋狀體DA 神經傳導通路不參與此過程。關於抑鬱與成癮的相互作用及其機製更深入的研究正在進行當中。 1.2.2 正性情緒記憶與**成癮效應 追求成癮**產生的正性情緒體驗是使用成癮**的始動因素。由病理性正性情緒所強化的異常學習、記憶的獲得與鞏固是成癮產生的前提條件，其中基底外側杏仁核在情緒相關記憶方麵起重要作。我們的實驗以條件性位置偏愛（CPP）為正性情緒研究模型，探討了基底外側杏仁核的DA傳入纖維，在**CPP效應的記憶鞏固中的作用。結果發現，**CPP訓練後立即在基底外側杏仁核給予選擇性 D1 受體拮抗劑 SCH23390 顯著抑製了**的CPP效應，而訓練後2個小時給藥則無此效應，提示D1受體係統的激活參與到**CPP記憶的鞏固過程。乾擾此記憶鞏固過程可以顯著消退**的成癮行為效應[9]。基底外側杏仁核與中央杏仁核的DA 受體，兩者在正性情緒記憶的提取與再鞏固中的作用正在研究當中。 精神獎賞CPP 效應存在顯著的個體差異。我們應用基因芯片技術，考察了高、低精神獎賞CPP表達大鼠腦內基因表達的差異。結果發現，45條基因序列參與 CPP 效應的表達，其中 29 條基因序列在D1受體拮抗劑 SCH23390作用下表達下調，並導致大鼠** CPP 效應顯著下降（如圖 7）。在檢測到的 29 條差異表達基因中，經聚類分析發現有兩類大鼠**精神獎賞效應的易感性基因，一類為編碼細胞結構及非**類功能相關蛋白的序列，另一類為編碼**功能相關蛋白的序列。提示**作為外源性物質可調控**係統與神經***功能，進而影響**精神獎賞 CPP 效應。在上述 29 條差異表達基因序列中，7 條序列為未在 GENDBANK 中登錄的新基因序列[10]。 由於**成癮獎賞與自然獎賞過程存在許多共同的神經基礎，因此尋找相對特異、對自然獎賞無明顯影響的****非常困難。而正性情緒記憶的獲得是成癮產生的前提條件，通過加速成癮**的代謝來降低其精神獎賞效應，是控製由偶然用藥過渡到強迫性覓藥，****成癮的有效途徑。***水解酶（CocE）能夠加速***的代謝，我們通過轉基因技術製造 CocE cDNA 轉染大鼠，考察其對***的代謝與行為效應的影響，結果發現大鼠血漿內酶活性在轉染後第5~7天增加到3000倍，濃度達到100mU/ml，半衰期33小時。此酶的活動性相當於 3mg/kg 純化***水解酶的作用，可以顯著增強***代謝，增加**血漿**率，降低***的精神興奮及其心血管效應（如圖 8）[11]。上述結果提示，通過轉基因技術加速成癮**代謝的基因**方法具有很好臨床應用前景。1.3 小雞成癮行為效應的腦機製 雖然在**成癮的研究中常用哺乳類動物作為實驗對象，但成癮**的獎賞及致癮作用等在其它較低等的生物（包括鳥類）中也同樣存在。小雞視覺辨彆力強，神經係統早熟，紋狀體多巴胺係統非常發達，便於進行神經結構方麵的研究。我們實驗室的前期研究工作表明，暗孵育雞胚，生後在被動回避任務和辨彆任務中存在行為損害，在E19-20日給予光照或給予皮質酮可以顯著逆轉這種損害；皮質酮受體拮抗劑 RU38486 和蛋白合成抑製劑anisomycin 可以逆轉皮質酮或光照所促進的記憶保持，提示皮質酮和光照促進的小雞記憶保持通過皮質酮受體介導，並通過相應的蛋白合成影響小雞生後記憶任務的完成[12~14]。同時，我們實驗室還建立了**作用下小雞的聯想性學習記憶模型，將**產生的精神獎賞效應與特定顏色的小塑料珠建立聯結，**產生的精神運動興奮性通過小雞的啄珠行為加以表現，用來考察成癮相關學習記憶的神經生物學機製。研究發現，一日齡小雞能夠形成明顯的** CPP 效應及**的精神運動興奮性與行為敏感化效應。多巴胺轉運子拮抗劑諾米芬新顯著增加**處理小雞的自發活動量[15]，多巴胺 D1 受體拮抗劑 SCH23390 能阻斷**誘導小雞 CPP 的表達，而 D2 受體拮抗劑雷氯必利冇有作用[16]。說明多巴胺 D1 受體參與小雞的**精神獎賞效應的聯想學習。進一步研究發現，小雞的旁嗅葉球（LPO）和中間內側上紋狀體腹核（IMHV）在條件性位置偏愛及條件性精神興奮性中具有重要作用，其中LPO的D1和穀氨酸NMDA受體、IMHV的NMDA受體同時參與上述兩種聯想性學習（如圖 9），而LPO 的 D2 受體參與精神興奮性的聯想性學習，而IMHV 的 D1 受體參與精神獎賞的聯想性學習（如圖10）[17]。以上結果提示，在**精神獎賞作用的聯想性學習和與**條件性精神運動興奮性的聯想學習之間存在著分離效應。

2 應激、易感性與**成癮

2.1 新穎尋求與成癮**易感性 動物的新穎尋求行為相當於人類的感覺尋求狀態。動物的新穎尋求行為增加動物探索新環境事物的機會，且和與成癮易感性有重要關係的中腦DA 係統的活動性有重要關係。動物在新穎環境中動物運動的多少不能代表新穎尋求能力的高低，其中混雜著動物在新穎情景中應激反應性。為了更好研究新穎尋求與成癮之間的關係，我們采用Morris水迷宮，通過連續適應，排除動物對應激反應的差異性，然後在迷宮內加入新穎物體建立了測量新穎尋求的行為模型。研究表明，新穎尋求高的大鼠**CPP效應更強，而新穎環境中的自發運動與**CPP 無明顯的相關關係（如圖 11），表明新穎尋求行為可以有效地預測動物的成癮**獎賞效應。進一步研究表明，不論在大鼠青齡期還是成齡期，高新穎尋求的大鼠其** CPP 效應都較低新穎尋求動物更強（圖 12），說明動物不同年齡發展階段的新穎尋求都可以預測動物的成癮性易感性 [18]。研究同時還發現，青齡期新穎尋求高的大鼠在成齡期後**CPP效應更強[19]；考慮到動物的新穎尋求行為和人類的感覺尋求行為有重要關聯，存在著相同的生物學基礎，上述研究結果為成癮易感人群的早期發現、甄彆和社會控製提供了一定的依據。

2.2 環境應激對**成癮的影響及機製

2.2.1 應激與成癮**的精神興奮運動效應 應激不僅能誘發成癮動物在戒斷後的複吸，同時也促進成癮現象的發生及發展。我們的研究表明，在輕微應激環境中自發運動性較高的大鼠（HR與LR大鼠），對**存在著更高的急性精神興奮運動性，動物在更短的時間內產生行為敏感化反應。同時在連續給藥下，動物保持在更高的精神興奮狀態。長時程戒斷後，應激反應性較高的動物，依然維持更高水平的精神運動興奮效應[20]。上述研究結果一致性地提示，對應激具有較高易感性的動物，其成癮性更強，複吸的可能性更大。研究同時還發現，外源性行為應激，如社會擁擠程序，可以顯著增加**的急性精神興奮效應，但存在明顯的個體差異，其中 HR 大鼠**精神興奮效應增加程度更大，而 LR 大鼠不存在此效應（如圖 13）。結果表明，應激程序不僅從整體上易化了**的精神興奮效應，同時擴大了 HR 和 LR 大鼠在**精神興奮效應上原本存在的個體差異性 [21]（如圖14） 。這些研究結果提示，先天和後天的共同作用，決定了動物對成癮**的*終的易感性。

2.2.2應激調控覓藥動機的**機製

強迫性覓藥行為是成癮的本質特征。動物在形成**依賴行為後，會不惜代價地追求**使用。我們實驗室根據覓藥動機與逃生動機對抗的原理，**建立了Morris迷宮量化覓藥動機模型。該模型通過求生與覓藥動機的對抗，測量成癮大鼠強迫性用藥行為的強度。結果發現，在成癮的早期階段，**和皮質酮反複同時用藥，大鼠尋找站台的潛伏期顯著延長，大鼠逃生行為減弱，並導致了戒斷後**持續覓藥行為增強（如圖15）[22]。提示應激狀態增強了動物的覓藥動機。 海馬是調節應激反應的關鍵腦區，海馬神經元的突觸可塑性的變化在強迫性覓藥行為的產生與觸發中起重要作用。我們進一步研究應激和**對活體動物海馬CA1區突觸效能的影響，探討應激調節覓藥動機的**神經機製。結果表明，應激易化了低頻刺激導致的突觸效能降低，而急**物卻導致了突觸效能增強。值得注意的是，應激使急**物的效應從突觸效能增強轉變成了突觸效能抑製，並且阻礙了低頻刺激誘導的突觸效能降低。這種突觸可塑性可被糖皮質**受體拮抗劑 RU38486 或NMDA 受體拮抗劑 AP-5 阻斷。慢**物成癮後，急**物所致的突觸效能增強和應激易化的突觸效能均降低，但應激後急**物導致的突觸效能降低冇有改變（如圖16）[22]。上述結果提示，在應激條件下，海馬突觸可塑性對**類**成癮異常記憶的形成和發展中起著關鍵性作用。

2.2.3 皮質酮參與應激調控**成癮過程

應激可以在下丘腦-垂體-腎上腺軸（HPA）不同層次上影響成癮**的精神興奮性。我們的研究表明，急性注射皮質酮促進**的急性精神運動，多次注射皮質酮對**的行為敏感化效應冇有影響[23]；束縛應激增加**的精神運動興奮性，但對**的條件性精神興奮性、行為敏感化無顯著影響[24]。結果提示，皮質酮在急性精神運動中起重要作用，但不參與行為敏感化過程。應激在HPA軸其他層次上調控成癮**行為效應的機製有待進一步研究。

2.2.4 成癮**的無條件神經元敏感化與成癮易感性

儘管成癮相關行為效應受到**相關環境的巨大調控，此效應依然以成癮**作用下腦內神經元無條件敏感化效應為基礎。此效應在行為上表現為隨著連續給藥，動物的精神興奮性逐步升高。且連續給藥形成的無條件神經元敏感化及行為敏感化與強迫性覓藥行為的*終形成有著重要關係。我們的研究表明，**以劑量依賴的方式逐步增加動物的精神興奮性[25]（圖 17），且這種精神興奮性的逐漸增加表現出顯著的個體差異性。對微弱應激環境產生較高的運動性反應的大鼠較之低反應大鼠具有更高的行為敏感化效應，同時在經過長時程**戒斷後，其行為敏感化效應維持更長時間（圖18） 。依據**成癮的精神興奮性理論，其維持更久的神經適應性改變及行為敏感化效應應該和動物戒斷後的複吸行為有重要的因果關係。

3 自然獎賞與成癮**獎賞相關記憶的比較研究

自然獎賞與成癮**獎賞的比較研究，可以揭示成癮的特異性神經過程，並發現兩者共同與分離的神經機製。選擇性乾預成癮**的異常獎賞效應，避免對自然獎賞功能的影響，可為臨床成癮行為**提供依據。我們的研究表明，大鼠經過條件性訓練，對**與食物獎賞記憶的獲得冇有顯著差異，但對**獎賞記憶保持的時間更長[26]。成癮藥

物所引起的異常學習記憶可能是導致成癮長期存在的重要原因。研究還發現，納絡酮顯著增強大鼠的**CPP效應，但對食物CPP冇有影響；NMDA受體拮抗劑MK-801完全抑製**CPP的表達，但增強食物 CPP 的表達（如圖 19）；MK-801 能顯著降低納絡酮對**CPP表達的增強作用[27]。這些證據提示，內源性**或穀胺酸係統對自然和**獎賞記憶的調控存在機製上的分離。圖19 外周MK-801促進食物CPP表達抑製**CPP表達[28]

 

**機製的研究進一步表明，MK-801 對食物CPP 表達的促進作用是通過外側下丘腦 NMDA 受體來調節的，而MK-801抑製**渴**通過調節伏隔核NMDA 受體來實現的 [28]。同時還發現，外側下丘腦到伏隔核的黑色素濃集素（MCH）投射，對食物與**渴求存在相反的調節作用。激活伏隔核的 MCH 受體促進食物 CPP，抑製** CPP（如圖 20） 。結果提示，外側下丘腦到伏隔核的 MCH投射參與食物與成癮**渴求的表達[26]。推測外側下丘腦的 MCH 投射可能是食物渴求發動與終止負反饋環路的重要環節之一。MCH 在****類**成癮以及肥胖症等方麵，具有一定的應用潛力。

4 研究展望

大量研究證明，在成癮**作用下，腦內形成的長時程適應性改變是**依賴行為形成的基礎。其中**戒斷後所形成的繼時性改變，更成為**心理依賴的本質，同時驅動複吸行為的發生。其中和環境應激和情緒相關學習記憶的異常表達，是**成癮長期存在的重要原因 [25]。已經形成的成癮相關記憶可逆性的變化及成癮相關環境應激對成癮行為的易化及其所喚醒的複吸行為及其神經機製，成為目前成癮研究的熱點，包括如下幾方麵的問題，一，既然成癮行為的發生以神經元的無條件敏感化為基礎，環境因素在其中隻是起到對此敏感化是否表達和在多大程度上表達的作用，那麼環境線索誘發的複吸行為和無條件神經元敏感化的關係及其神經機製是什麼？二、成癮**作用下，情緒相關學習記憶的異常形成及表達和**依賴過程中所形成的無條件神經元敏感化的關係是什麼？三、既然成癮記憶的形成是一個動態的過程，什麼因素能夠促進記憶的鞏固，具體的作用機製是什麼？四，基於臨床**的意義，已經形成的成癮記憶在什麼狀態下可以削弱或刪除？具體作用機製是什麼？五，相對於自然獎賞相關的記憶，成癮相關記憶的神經機製是否有特異性？針對這些問題研究已經取得重大進展[28~34]。但對具體作用機製的闡明尚存在分歧，有待進一步研究。