酒精暴露显著影响下丘脑基因表达，揭示与GnRH信号传导和甲状腺激素生成的复杂联系

本研究探讨了酒精暴露对小鼠下丘脑基因表达的影响及其在酒精使用障碍（AUD）发病机制中的作用。通过转录组测序和生物信息学分析，研究人员发现酒精暴露显著调控了下丘脑中与发育过程、GnRH信号通路及甲状腺激素合成通路相关的基因表达。研究验证了Prkcd、Ptk2b、Adcy1、Gpx2和Ttr等关键基因的表达下调，揭示了酒精可能通过影响神经内分泌通路参与AUD的病理过程，为深入理解AUD的分子机制提供了新视角。

　　

酒精使用障碍（AUD）是一种慢性、复发性的大脑和行为疾病，其特征是对酒精摄入的控制能力受损、不顾不良后果持续饮酒以及依赖的发展。全球AUD的负担十分沉重，2019年估计有1.09亿人被诊断为AUD，而2021年15岁以上AUD患者人数已增至1.1112亿。青春期是开始危险饮酒行为的一个特别脆弱的发展窗口期，可能带来长期的神经生物学和行为后果。除了医学影响外，AUD还带来了巨大的社会和经济成本，包括医疗支出增加、生产力下降和家庭破裂。AUD的发病机制反映了支配奖赏、应激和执行控制的神经回路的广泛改变，这些改变与下丘脑密切相互作用。作为应激反应、能量平衡、神经内分泌信号传导和情绪调节的整合中心，下丘脑越来越被认为是AUD中的一个关键脆弱部位。酒精滥用会破坏下丘脑-垂体内分泌功能并损害稳态调节。

机制研究表明，慢性酒精暴露在下丘脑引发了一系列病理过程。一个一致的发现是神经炎症，其中黑素皮质素-4受体通路的激活可以部分抵消乙醇诱导的炎症反应，从而限制随后的酒精摄入。乙醇还对发育中的下丘脑神经元施加氧化应激和凋亡损伤，突出了该区域的内在脆弱性。除了这些局部过程，内分泌失调强调了下丘脑对AUD的更广泛贡献。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴活动的改变与依赖维持和复发脆弱性密切相关。总的来说，目前的证据强调下丘脑是AUD神经病理学的一个中心节点，免疫激活、氧化失衡、突触失调和内分泌紊乱在这里汇聚。尽管有这些见解，对慢性酒精暴露后下丘脑转录组重塑的系统研究仍然很少。

为了弥补这一空白，本研究在酒精暴露的青春期小鼠中采用转录组测序结合qRT-PCR验证。这一焦点特别相关，因为青春期是一个以下丘脑快速重塑为特征的发展时期，包括下丘脑-垂体-性腺（HPG）轴的成熟和神经内分泌回路的重组。这些发展特征强调了下丘脑是青春期酒精的一个特别敏感的目标，并为研究该阶段的转录组改变提供了强有力的理由，以阐明神经生物学机制并为新的治疗策略提供信息。

本研究通过双瓶间歇自由饮酒法构建了雄性C57BL/6小鼠酒精暴露模型，利用转录组测序分析了下丘脑差异表达基因，并采用GO和KEGG进行功能富集分析，最后通过qRT-PCR对关键基因进行验证。

酒精暴露对小鼠饮酒偏好的影响

通过间歇性酒精摄入建立的小鼠酒精暴露模型显示，与对照组相比，酒精暴露小鼠的酒精偏好显著增加。然而，两组之间的体重或总液体摄入量没有显著差异。

酒精暴露小鼠下丘脑基因的差异表达

转录组测序分析显示，使用P<0.05和|log2FC|≥1的 cutoff 条件，两组之间共鉴定出225个差异表达基因，其中64个表达增加，161个表达减少。

酒精暴露调节下丘脑发育相关基因的表达

GO注释分析显示，注释基因数量最多的分别是：生物过程（BP）术语细胞过程（GO:0009987）有114个，细胞组分（CC）术语细胞部分（GO:0044464）有139个，分子功能（MF）术语结合（GO:0005488）有129个。

这些结果还显示，发育过程（GO:0032502）的富集程度最高（P<0.001），有62个基因富集，其中11个基因表达增加，41个基因表达减少。这些发现表明酒精暴露调节了小鼠下丘脑发育相关基因的表达。

酒精暴露调节下丘脑中GnRH和甲状腺相关基因的表达

KEGG注释分析显示，信号转导通路术语的注释基因数量最多（22个基因）。

积累图显示一个基因表达增加，21个基因表达减少。免疫系统和内分泌系统术语都有18个注释基因。对于免疫系统基因，三个表达增加，十五个表达减少。对于内分泌系统基因，两个基因表达增加，十六个基因表达减少。KEGG富集分析显示，富集程度最高的五个通路是：GnRH信号通路（mmu04912, P<0.001）、血管平滑肌收缩（mmu04270, P=0.0002）、趋化因子信号通路（mmu04062, P=0.0008）、FcγR介导的吞噬作用（mmu04666, P=0.0009）和甲状腺激素合成（mmu04918, P=0.0031）。

酒精暴露与小鼠下丘脑中GnRH信号相关基因表达降低有关

KEGG富集分析显示，GnRH信号通路（mmu04912）的富集程度最高（P<0.001），有六个富集基因：Prkcd、Gnrh1、Adcy1、Gm49320、Ptk2b和Pla2g4b。通过PCR对这些测序结果进行了验证。

与对照组相比，酒精组中Prkcd（P=0.028）、Ptk2b（P=0.007）和Adcy1（P=0.008）的表达降低。这些结果在测序和PCR结果之间是一致的。同时，PCR显示Gnrh1（P=0.043）的表达降低，而Pla2g4b（P=0.416）的表达在对照组和酒精组之间没有变化，这与测序结果不一致。

酒精暴露与小鼠下丘脑中甲状腺激素合成通路相关基因表达降低有关

KEGG富集分析显示，甲状腺激素合成通路（mmu04918）被高度富集（P=0.0031），有四个富集基因：Adcy1、Gpx2、Ttr和Alb。

对这四个基因的PCR验证显示，与对照组相比，酒精组中Adcy1（P=0.008）、Gpx2（P=0.020）和Ttr（P=0.045）的表达降低，这与测序结果一致。Alb（P=0.269）的表达在两组之间没有差异。这些发现表明酒精暴露与下丘脑中甲状腺激素合成相关基因的表达减少有关。

本研究构建了酒精暴露小鼠模型，并进行了转录组测序以分析下丘脑转录水平的变化。GO分析显示，酒精暴露调节了与下丘脑发育相关基因的表达。KEGG分析显示，酒精暴露抑制了与GnRH信号通路和甲状腺激素合成通路相关基因的表达。PCR证实酒精暴露与GnRH信号通路基因Prkcd和Ptk2b、甲状腺激素合成通路基因Gpx2和Ttr以及两个通路共享的Adcy1的表达降低有关。这些改变可能反映了对酒精暴露的适应性或适应不良反应，它们在AUD发展中的确切作用需要进一步研究。

该研究的意义在于系统地揭示了酒精暴露如何在下丘脑这一关键脑区引起转录组的广泛改变，特别是影响了与神经内分泌调节密切相关的GnRH信号通路和甲状腺激素合成通路。这些发现为理解AUD的分子机制提供了新的视角，提示针对这些通路的干预可能为AUD的治疗提供新的策略。研究发表在《BMC Medical Genomics》上，突出了其方法学的严谨性和发现的重要性。研究的局限性包括部分基因在RNA-seq和qRT-PCR结果上的不一致，以及仅使用雄性小鼠未能评估性别特异性差异。未来的研究包括在更大队列中进行功能验证，并系统研究性别特异性反应。