前额叶环状RNA circHomer1通过多巴胺D1受体通路调控可卡因诱导的突触与行为适应性

《Molecular Psychiatry》：Prefrontal circHomer1 regulates synaptic and behavioral adaptations induced by cocaine

本研究揭示了环状RNA circHomer1在可卡因使用障碍中的关键作用。研究人员发现反复可卡因暴露导致前边缘皮层circHomer1表达下调，通过病毒介导的基因调控技术证实circHomer1过表达可显著减弱可卡因诱导的条件性位置偏爱和自身给药行为，并修复可卡因引起的蘑菇型树突棘减少和自发兴奋性突触后电流频率降低。机制上，circHomer1通过多巴胺D1受体信号通路调控可卡因的行为反应，且该作用特异性针对精神兴奋剂（可卡因和甲基苯丙胺），而不影响食物或阿片类药物的奖赏效应。这项研究为开发成瘾治疗新策略提供了重要靶点。

　　

在当今社会，物质使用障碍（Substance Use Disorder, SUD）已成为神经精神医学领域的重大挑战，其中可卡因成瘾因其高复发率和治疗抵抗性而备受关注。尽管研究表明反复接触成瘾性药物会导致中脑边缘奖赏系统的持久神经可塑性改变，但驱动这些变化的具体分子机制仍不清楚。近年来，环状RNA（circular RNAs, circRNAs）作为一种新型非编码RNA，因其在神经精神疾病中的潜在作用而成为研究热点。然而，circRNAs在物质使用障碍，特别是可卡因成瘾中的具体功能尚不明确。

在这项发表于《Molecular Psychiatry》的研究中，由薛言雪和史杰领导的研究团队将目光投向了circHomer1——一种在神经元中富集的环状RNA。研究人员发现，在可卡因暴露后，这种环状RNA的表达出现了异常变化，提示它可能在可卡因成瘾的病理生理过程中扮演着重要角色。

为了深入探索这一问题，研究团队采用了一系列先进的技术方法。他们利用条件性位置偏爱（Conditioned Place Preference, CPP）和自身给药（Self-Administration, SA）动物模型，结合病毒介导的基因调控技术，包括重组腺相关病毒（rAAV）介导的circHomer1过表达和敲低，以及化学遗传学操作。通过实时定量PCR（qPCR）、BaseScope原位杂交、免疫荧光、树突棘分析和膜片钳记录等技术，从分子、细胞到行为水平全面评估了circHomer1的功能。特别值得注意的是，研究还分析了可卡因使用障碍患者死后脑组织样本中circHomer1的表达情况，为研究结果提供了临床相关性。

circHomer1在PrL中对可卡因诱导的奖赏效应是必需的

研究人员首先检测了反复可卡因暴露后成瘾相关脑区中circHomer1的表达动态。结果显示，前边缘皮层（Prelimbic Cortex, PrL）在所有检测时间点（30分钟、1小时、6小时、24小时和48小时）均表现出持续的circHomer1表达下调。重要的是，在可卡因使用障碍（Cocaine Use Disorder, CUD）患者的背外侧前额叶皮层（dorsolateral Prefrontal Cortex, dlPFC）样本中也观察到了显著的circHomer1减少，这表明circHomer1的表达变化在物种间是保守的。

通过病毒介导的circHomer1过表达和敲低实验，研究人员发现，在PrL中过表达circHomer1可显著减弱可卡因诱导的条件性位置偏爱，而敲低circHomer1则增强可卡因的奖赏效应。这些结果明确了circHomer1在调节可卡因奖赏效应中的关键作用。

可卡因调节PrL兴奋性神经元中circHomer1的表达

通过细胞类型特异性分析，研究人员发现circHomer1主要富集在神经元中，与星形胶质细胞和小胶质细胞相比，其与神经元标记物NeuN的共定位更为显著。特别值得注意的是，反复可卡因暴露显著降低了circHomer1与兴奋性神经元标记物CamKII（钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II）的共定位比例，但与抑制性神经元标记物GAD67（谷氨酸脱羧酶67）的共定位没有变化。这表明circHomer1可能通过作用于PrL区域的兴奋性神经元来调节可卡因的奖赏效应。

PrL兴奋性神经元中的circHomer1调控可卡因诱导的行为反应

为了验证circHomer1在兴奋性神经元中的具体功能，研究人员使用钙/钙调蛋白依赖性蛋白激酶II（CamKII）启动子特异性在兴奋性神经元中过表达circHomer1。结果显示，在兴奋性神经元中特异性过表达circHomer1可显著降低可卡因诱导的条件性位置偏爱。在可卡因自身给药实验中，circHomer1过表达显著减少了训练阶段每日的可卡因注入次数，并减弱了可卡因诱导的复吸行为。这些发现证明circHomer1在PrL兴奋性神经元中对可卡因诱导的行为反应是必需的。

circHomer1调控可卡因诱导的兴奋性神经元突触可塑性

研究人员进一步探讨了circHomer1是否通过突触机制调节可卡因诱导的行为适应。结构分析显示，慢性可卡因给药引起了树突棘亚型的特异性变化：蘑菇型脊柱（成熟表型）密度降低，而粗短型脊柱（未成熟表型）密度增加。功能上，可卡因暴露降低了自发兴奋性突触后电流（spontaneous Excitatory Postsynaptic Currents, sEPSC）的频率，但不影响振幅。重要的是，circHomer1过表达可逆转可卡因引起的脊柱亚型分布异常和sEPSC频率降低。这些结果表明circHomer1是PrL兴奋性神经元突触可塑性的关键调节因子。

circHomer1的表达可能通过多巴胺D1受体（D1R）通路被可卡因调节

研究人员探讨了多巴胺受体在调节circHomer1表达中的作用。发现D1R拮抗剂SCH23390（SCH）可逆转可卡因引起的circHomer1表达下调，而D2R拮抗剂雷氯必利（Raclopride, RAC）没有此效应。免疫荧光分析显示，约82.08%的D1R阳性神经元表达circHomer1。通过化学遗传学方法激活PrL D1R神经元可增强可卡因诱导的条件性位置偏爱，而circHomer1过表达可完全逆转D1R神经元激活对可卡因奖赏的增强效应。这些结果表明，可卡因可能通过激活D1R信号通路来降低circHomer1的表达。

circHomer1调节精神兴奋剂诱导的奖赏效应，但不影响食物或阿片类药物

最后，研究人员检验了circHomer1对自然奖赏和其他成瘾物质奖赏效应的影响。发现circHomer1过表达可显著减弱甲基苯丙胺诱导的条件性位置偏爱，但不影响吗啡或食物诱导的奖赏效应。这表明circHomer1在PrL兴奋性神经元中特异性调节精神兴奋剂（如可卡因和甲基苯丙胺）诱导的奖赏，而不影响镇静剂如吗啡或自然奖赏的处理。

研究结论与意义

本研究系统阐述了circHomer1在可卡因成瘾中的关键作用。研究发现反复可卡因暴露导致前边缘皮层circHomer1表达持续下调，这一变化在可卡因使用障碍患者脑组织中得到验证。circHomer1通过调节兴奋性神经元的突触可塑性，影响蘑菇型树突棘密度和自发兴奋性突触后电流频率，从而调控可卡因诱导的行为适应。机制上，circHomer1的表达受多巴胺D1受体信号通路调节，且其对奖赏的调节作用特异性针对精神兴奋剂。

这项研究的创新性在于首次揭示了circHomer1作为可卡因成瘾的新型分子调节器，通过D1R信号通路特异性调控精神兴奋剂的奖赏效应，而不影响自然奖赏过程。这为开发针对精神兴奋剂成瘾的精准治疗策略提供了新靶点。由于circHomer1的调节作用具有药物类别特异性，靶向circHomer1可能避免干扰正常的奖赏通路，从而减少潜在副作用，具有重要的转化医学价值。

该研究不仅深化了我们对环状RNA在物质使用障碍中作用的理解，也为开发针对精神兴奋剂成瘾的新治疗策略提供了潜在靶点。未来研究可进一步探索circHomer1调控突触可塑性的具体分子机制，以及其在其他类型物质使用障碍中的潜在作用，为全面理解成瘾的分子基础提供新视角。