海马Cofilin（CFL1）基因变异与酒精使用障碍表型关联研究揭示细胞骨架调控新机制

本研究针对酒精使用障碍（AUD）患者戒断期酒精寻求行为难以消退的核心问题，通过整合动物模型转录组学、电生理学、基因操作及人类遗传学分析，发现海马Cofilin（Cfl）表达上调通过破坏突触功能加剧AUD表型，并首次鉴定人类CFL1基因SNPs（rs369270402等）与AUD风险关联，为AUD治疗提供新靶点。

　　

酒精使用障碍（Alcohol Use Disorder, AUD）是一种以病理性酒精渴求、认知僵化和强迫性饮酒为特征的慢性脑病，全球每年导致数百万人过早死亡。尽管其危害巨大，但目前药物治疗方案有限且副作用显著，迫切需要从神经生物学层面揭示AUD的发病机制。以往研究多关注酒精消耗量相关的分子通路，而对AUD典型行为表型（如戒断期酒精寻求行为消退困难）的机制知之甚少。尤其值得注意的是，环境线索诱导的酒精寻求行为消退能力缺陷是AUD患者复吸的重要驱动因素，但调控这一过程的海马分子机制尚未明确。

为解决这一难题，研究团队通过经药理学验证的AUD小鼠模型（依据DSM-5标准评估动机、消退、复饮等行为），结合新一代转录组测序（RNA-seq）、电生理记录、病毒介导的基因操作和人类遗传学分析，系统揭示了海马细胞骨架蛋白Cofilin（Cfl）在AUD表型调控中的核心作用。该研究成果发表于《Molecular Psychiatry》，为AUD的精准干预提供了新视角。

研究主要采用以下关键技术方法：

1. 1.

   基于IntelliCage系统的AUD小鼠模型行为范式（包括渐进比率动机测试、消退测试、线索诱导复吸等）；

2. 2.

   海马组织RNA-seq转录组分析（区分AUD易感与抵抗表型）；

3. 3.

   免疫荧光染色与共定位分析（检测Cfl蛋白表达及突触分布）；

4. 4.

   离体脑片场兴奋性突触后电位（fEPSP）记录（评估分子层突触功能）；

5. 5.

   腺相关病毒（AAV）和慢病毒（LV）介导的海马齿状回多形层（PoDG）Cfl过表达（Cfl）与敲减（shCfl）操作；

6. 6.

   人类队列遗传关联分析（CFL1基因SNPs筛选与血液mRNA表达检测，样本来源于NOAH研究的183名AUD患者和197名健康对照）。

研究结果

Characteristics of AUD-prone and-resistant mice

通过IntelliCage系统对58只雌鼠进行长期酒精训练后，依据DSM-5标准将动物划分为AUD易感（≥2项标准阳性）和抵抗（<2项标准）表型。≥2 crit组表现出更高的酒精寻求动机、消退障碍及复饮量（图1B-H），且这些行为特征相互独立（如动机与消退无相关性），提示AUD不同行为维度可能由 distinct 神经机制驱动。

Differentially expressed genes in the hippocampus

对戒断期海马转录组分析发现，≥2 crit小鼠存在1107个差异表达基因（DEGs），其中412个上调、695个下调（图2C）。GO和KEGG富集分析显示，这些基因显著集中于细胞骨架结合（如微管、肌动蛋白结合）和突触功能相关通路（如突触囊泡循环）（图2D-E）。值得注意的是，肌动蛋白切断蛋白Cofilin（Cfl）在≥2 crit组中显著上调（图2F-H），且其mRNA水平与消退期酒精寻求行为呈正相关。

Cfl is upregulated in DG of ≥2 crit animals

免疫荧光验证发现，酒精训练普遍升高海马齿状回（DG）各层（颗粒细胞层GCL、多形层PoDG、分子层ML）的Cfl表达，但仅在≥2 crit组戒断期进一步出现PoDG和ML区域的特异性上调（图3D）。共定位分析显示，Cfl与突触前标记物Synaptotagmin 1（Syt1）的共定位在ML区域显著增加，而与突触后标记PSD-95无变化（图3E-F），提示Cfl可能通过突触前机制影响DG功能。

Extinction impairs ML synaptic function

电生理记录发现，酒精训练整体增强ML突触传递（表现为配对脉冲抑制减弱、输入输出曲线增强），但≥2 crit组在戒断期呈现相反趋势：配对脉冲比率（PPR）升高、fEPSP斜率降低（图4D-H），表明突触释放概率下降和突触功能减弱。这些变化与酒精寻求行为负相关，提示突触效能降低可能阻碍消退学习。

Cfl overexpression weakens contralateral ML synapses

在酒精 na?ve 小鼠中，PoDG区域Cfl过表达（通过AAV-CaMKII-Cfl病毒）导致对侧ML突触的PPR升高和fEPSP斜率降低（图5E-F），证实Cfl可通过轴突投射（PoDG→ML通路）抑制突触前递质释放，模拟了≥2 crit戒断期的突触缺陷。

Cfl in PoDG bidirectionally regulates reward seeking

PoDG区域Cfl过表达增加酒精和蔗糖的动机，损害消退行为，并降低复饮消耗量（图6D-G）；而Cfl敲减（shCfl病毒）则减少消退期和线索诱导的酒精寻求，增加复饮量（图7D）。这些操作不影响恐惧记忆消退，说明Cfl对奖赏相关行为的调控具有特异性。

Human CFL1 variants and blood mRNA predict AUD risk

人类遗传学分析发现CFL1基因内3个SNPs（rs369270402、rs2376005、rs36124259）与酒精依赖风险显著相关（FDR<6.2%）。血液CFL1 mRNA水平虽不能区分AUD患者与健康对照，但戒断5天后的表达可预测2年内酒精相关再入院次数（表1），提示外周CFL1水平可作为复发风险的生物标志物。

结论与意义

本研究首次通过跨物种整合策略揭示：

1. 1.

   AUD戒断期海马转录组重塑集中于细胞骨架和突触通路，Cfl上调是关键分子事件；

2. 2.

   Cfl通过抑制PoDG→ML突触的递质释放，损害突触可塑性，导致酒精寻求行为消退障碍；

3. 3.

   Cfl操作双向调控奖赏动机与消退行为，且该效应适用于天然奖赏（蔗糖），说明其机制普适性；

4. 4.

   CFL1基因多态性增加人类AUD风险，血液CFL1水平预测临床复发。

该研究不仅阐明了海马Cfl在AUD行为表型中的因果作用，还提出了靶向细胞骨架动力学修复突触功能的新治疗策略，为开发AUD精准医学干预提供了理论依据和生物标志物。