Delta 阿片受体调控前额叶 GABA 释放机制：精准调节与神经功能的奥秘

在神经科学领域，为探究 Delta 阿片受体（DORs）如何调控神经元间抑制性传递，来自加州大学旧金山分校的研究人员展开研究。他们发现 DORs 通过不同 G 蛋白信号通路调节小白蛋白（PV）和生长抑素（SOM）阳性中间神经元的 GABA 释放，这对理解神经调节机制意义重大。

　　在大脑这个神秘的 “宇宙” 中，神经信号的传递如同繁星闪烁，精准而有序，其中阿片受体家族扮演着至关重要的角色。阿片受体分为 μ、δ 和 κ 三种亚型，广泛分布于大脑各个区域。μ 受体与阿片类止痛药的镇痛及成瘾性紧密相连，而 Delta 阿片受体（DORs）则在疼痛和奖赏回路中发挥着独特的调节作用。DORs 虽然自身不具有成瘾性，却在奖赏关联的形成过程中有着重要贡献，其在腹侧被盖区的表达能抑制酒精摄入 ，且在中前额叶皮层（mPFC）中高度富集。然而，尽管 DORs 在 mPFC 的 GABA 能中间神经元中似乎对奖赏处理起着核心作用，但它究竟如何调控这些中间神经元的功能，一直是神经科学领域亟待解开的谜团。

为了揭开这一谜团，美国加州大学旧金山分校（University of California, San Francisco）威尔神经科学研究所（Weill Institute for Neurosciences）和神经病学系的 Ryan P.D. Alexander 和 Kevin J. Bender 等研究人员开展了深入研究。他们的研究成果发表在《Cell Reports》杂志上，为我们理解 DORs 在神经调节中的作用提供了关键线索。

研究人员运用了多种技术方法来开展此项研究。在实验模型方面，选用了多种小鼠品系，包括 C57BL/6J 野生型小鼠、PV-Cre 和 SOM-Cre 转基因小鼠等。实验中采用立体定位注射技术，将病毒或百日咳毒素（PTx）等注入小鼠的前额叶皮层；通过制备脑片，利用离体电生理学记录技术，记录神经元的电活动，如抑制性突触后电流（eIPSCs）和光诱发抑制性突触后电流（oIPSCs）等；还借助双光子显微镜技术，对神经元的钙信号进行成像分析。

研究结果

1. DORs 对前额叶 GABA 释放的非常规调节：研究人员通过对 mPFC 中 L5 锥体神经元进行全细胞记录，发现应用选择性 DOR 激动剂 DPDPE（1 mM）会显著降低 eIPSC 幅度，且该效应能被 DOR 拮抗剂纳曲吲哚（naltrindole）阻断。DOR 激动剂虽能降低释放概率（PR），但 PPR 的增加幅度相对较小，与经典的突触前调节机制有所不同。通过改变细胞外 Ca²⁺浓度和阻断 GABA 受体等实验进行对比，发现 DORs 调节的幅度 - PPR 关系处于经典突触前调节和纯粹突触后调节之间，表明其突触前信号传导机制较为特殊。
2. DORs 对 PV⁺和 SOM⁺输入的差异调节：由于 Oprd1 mRNA 主要在 PV⁺和 SOM⁺细胞中表达，研究人员利用 Cre 诱导的载体在 PV-Cre 或 SOM-Cre 转基因小鼠中表达 Channelrhodopsin-2（ChR2），记录 L5 锥体神经元的 oIPSCs。结果显示，DPDPE 能抑制 PV 和 SOM 来源的 oIPSCs，但对 PV-oIPSCs 的 PPR 增加幅度更大，SOM-oIPSCs 的幅度 - PPR 斜率更浅，表明 DORs 对这两种细胞的调节机制存在差异。此外，通过应用二价 Ca²⁺通道抑制剂锰（Mn）和镉（Cd），发现 PV⁺和 SOM⁺终端均呈现纳米域配置，这为 DORs 在 SOM⁺终端参与非经典增益调制提供了可能。
3. PV⁺中间神经元表现出经典的突触前 Ca_v抑制：为验证 DORs 在 PV⁺终端仅参与经典信号级联反应，研究人员在记录 PV-oIPSCs 时加入选择性蛋白激酶 A（PKA）抑制剂 H89（10 mM）。结果发现，H89 对 L5 eIPSCs 无影响，且不改变 DPDPE 对 oIPSC 的抑制作用及幅度 - PPR 关系，表明 PV⁺神经元的突触前 DOR 信号传导可能由Gβγ介导，而非 PKA。通过对 PV-Ai14 荧光报告小鼠的 mPFC 切片进行双光子显微镜成像，发现 DPDPE 能显著降低动作电位（AP）诱发的 Ca²⁺瞬变，进一步证明 DORs 抑制 PV⁺终端的突触前 Ca_v。
4. DORs 在 SOM⁺神经元中参与多种调节级联反应：鉴于 SOM⁺终端的 DOR 调节作用介于经典和增益调制之间，研究人员假设 DORs 在 SOM⁺终端参与两种独立的信号级联反应。通过向 SOM-Cre 小鼠的 mPFC 局部注射 PTx，阻断Gi/o?Gβγ信号通路，同时使用 H89 阻断 PKA 活性。结果发现，单独阻断Gi/o?Gβγ或 PKA 时，DPDPE 对 SOM-oIPSCs 的抑制作用均减弱，且幅度 - PPR 关系发生改变，表明 DORs 通过Gi/o依赖和Gi/o独立但 PKA 依赖的两种机制调节 SOM⁺ GABA 释放。此外，对 SOM⁺细胞进行全细胞记录和钙成像分析，发现 DORs 在所有 SOM⁺ boutons 中均通过两种不同的信号通路调节 Ca_v，且该调节作用与 SOM 亚型无关。

研究结论与讨论

本研究表明，DORs 通过不同的 G 蛋白信号通路调节 PV⁺和 SOM⁺中间神经元的 GABA 释放，这种调节作用具有输入和靶点特异性。在 PV⁺终端，DORs 通过经典的Gi/o?Gβγ信号通路抑制 Ca_v，降低PR并增加短期可塑性（STP）；而在 SOM⁺终端，DORs 同时参与经典的Gi/o?Gβγ调节和一种不依赖于Gi/o的 PKA 依赖机制，后者在降低PR时不增加 STP。这种差异调节导致了对 GABA 释放的不同时间滤波效应，影响了突触信息在躯体和树突区域的传递。

该研究成果具有重要意义。在神经调节机制方面，揭示了 DORs 在 mPFC 中复杂的调节作用，为理解神经递质释放的调控提供了新的视角；在疾病治疗方面，DORs 在奖赏回路中的作用提示其可能成为治疗成瘾和神经精神疾病的潜在靶点，通过精准调节 DORs 的功能，有望开发出更有效的治疗策略。然而，研究也存在一些局限性，如Gi/o非依赖性增益调制的具体生物物理机制尚不清楚，DORs 是否通过异二聚体复合物激活 PKA 以及相关异源二聚体的身份也有待进一步研究。

总体而言，这项研究为我们打开了一扇了解 Delta 阿片受体调控神经信号传递的新窗口，为未来神经科学领域的研究和相关疾病的治疗奠定了坚实基础，激励着科研人员在这个充满挑战与机遇的领域继续探索前行。