可卡因渴求孵育过程中杏仁核-岛叶通路的胆碱能依赖性元可塑性

《Neuropharmacology》：Cholinergic-Dependent Metaplasticity in the Amygdala–Insula Pathway During Incubation of Cocaine Craving

　　

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  慢性可卡因和蔗糖暴露均损害BLA-aIC通路的长时程抑制（LTD）
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  长期戒断后的去增强作用丧失特异性见于可卡因暴露
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  全身性毒蕈碱受体阻断恢复去增强作用并减少可卡因寻求行为
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  BLA中毒蕈碱能/谷氨酸能基因转录本增加；aIC中Grin2a表达下调

引言

成瘾治疗面临的一大挑战是维持戒断并预防复吸，即使在长期戒断后复吸风险仍然很高。导致复吸的一个现象是渴求的孵化，即一种在戒断期间出现并可持续数月的药物寻求行为随时间增加的现象（Grimm等，2001；Parvaz等，2016；Wolf，2016）。可卡因渴求在戒断期间加剧的现象最初在人类临床中被描述（Gawin和Kleber，1986），随后在大鼠中被建模并命名为渴求的孵化（Grimm等，2001）。可卡因渴求孵化的相关特征已在人类中被确认为对药物相关线索的反应性增强（Bedi等，2011；Li等，2015；Parvaz等，2016）。戒断后线索诱导的药物寻求行为的这种进行性增加是大鼠中渴求孵化的标准测量指标，并已在多种滥用药物中被证实（Chow等，2025；Pickens等，2011）。

基底外侧杏仁核（BLA）参与联想学习和情绪加工（LeDoux，2000；Phelps和LeDoux，2005），并编码外部环境线索的情绪价值（Zhang和Li，2018）。在成瘾的背景下，BLA赋予药物相关线索以情绪效价（Carelli等，2003），并参与人类和动物的药物复吸（综述见See等，2003a）。事实上，BLA在线索诱导的药物寻求恢复（McFarland等，2004；McFarland和Kalivas，2001；See，2002）和渴求孵化中发挥关键作用（Lee等，2013；Purgianto等，2013）。然而，其对复吸的影响可能涉及一个更广泛的网络，包括前脑岛皮层（aIC）。aIC整合内感受刺激，并与其他皮层或边缘系统区域相互作用（Craig，2003；Gogolla，2017），将其转化为动机过程（Craig，2008）。在药物成瘾中，aIC被认为编码与给药相关的躯体体验，并参与驱动用药冲动，从而触发复吸（Naqvi等，2007）并维持成瘾循环。

大鼠和人类的研究已证实aIC与杏仁核之间存在强烈的解剖学（Gehrlach等，2020；Kobayashi，2011；Shi和Cassell，1998）和功能连接（Baur等，2013；Jung等，2018）。BLA-IC通路参与奖赏性和厌恶性记忆，对于联想学习中的巩固过程至关重要（Escobar等，1998；Escobar和Bermúdez-Rattoni，2000；Gil-Lievana等，2020）。这种强烈的连接对于整合外感受和内感受线索，在生理条件下指导适当行为可能很重要。然而，在成瘾个体中，该通路可能变得过度活跃，使得由BLA处理的药物相关外部线索能够触发aIC中的躯体药物记忆，从而驱动药物渴求和复吸。

这些变化的潜在机制是神经元元可塑性，即大脑对未来突触可塑性产生能力的持久性改变，受先前神经活动或经验的影响（Abraham，2008）。元可塑性神经适应，特别是边缘回路内的适应，可能解释了为什么药物渴求难以抑制，导致无法抗拒的用药冲动（Chiamulera等，2021；Creed和Lüscher，2013；Neuhofer和Kalivas，2018）。然而，元可塑性适应可能不限于边缘系统，还可能涉及调节认知控制、决策和情绪加工的高级回路。虽然离体研究为药物诱导的突触变化提供了见解（Centonze等，2006；Ma等，2014；Mameli等，2011），但在体研究对于理解这些适应如何在渴求孵化期间跨神经网络运作是必要的（Guillem等，2014；Hollander和Carelli，2007）。

在这里，我们使用麻醉大鼠的在体电生理记录，检查了长期可卡因戒断后BLA-aIC通路内的突触可塑性。我们比较了生理盐水对照组、可卡因暴露组和蔗糖暴露组大鼠，考察了i）长时程抑制（LTD），ii）长时程增强（LTP）以及iii）LTP逆转（去增强）。此外，我们探索了乙酰胆碱毒蕈碱受体的作用，已知其可调节该通路的突触可塑性（Jones等，1999）。使用毒蕈碱受体拮抗剂阿托品，我们评估了其神经可塑变化和药物寻求行为的影响。最后，我们使用定量PCR研究了aIC和BLA中毒碱能和谷氨酸能受体的区域特异性转录适应。

各章节摘要

动物

雄性Sprague Dawley大鼠（Charles River Laboratories，法国），到达时体重325-350g，饲养在温湿度控制环境中，维持12小时光照/12小时黑暗周期（光照于上午8:00开启）。大鼠从到达至手术期间两只一笼饲养，手术后单独饲养。实验在光照期进行。大鼠在其笼内可自由摄取食物和水。所有实验均按照欧洲联盟规定进行

可卡因自我给药

可卡因组大鼠（n=102）在FR1强化程序下接受操作性反应训练10天（图1A）。生理盐水对照组（n=32）在可卡因自我注射动物学习自我给药的同时接受被动生理盐水注射。对主动鼻触反应的双因素方差分析（图1B）显示组别（可卡因组 vs 生理盐水对照组）具有显著效应（F _(1,132) = 37.73，p < 0.0001），存在试验主效应（F_{(9, 1188)} = 2.137，p=0.0240），且不存在组别 × 试验交互效应

讨论

我们的研究结果支持这样一个观点：慢性奖赏暴露会在基底外侧杏仁核至前脑岛皮层（BLA-aIC）通路内产生持久的长时程抑制（LTD）破坏。可卡因和蔗糖暴露均消除了低频刺激（LFS）诱导的突触减弱，但在长期戒断后保留了长时程增强（LTP）。关键的是，LFS诱导的去增强作用丧失特异性见于可卡因暴露，仅在长期

CRediT作者贡献声明

Eric Balado：写作 – 审阅与编辑，调查。Nathalie Thiriet：写作 – 审阅与编辑，调查。Mohamed Jaber：写作 – 审阅与编辑。Adelie Salin：写作 – 审阅与编辑，写作 – 原稿撰写，可视化，验证，方法学，正式分析，数据整理，概念化。Virginie Lardeux：写作 – 审阅与编辑，调查。Emilie Dugast：写作 – 审阅与编辑，调查。Marcello Solinas：写作 – 审阅与编辑，方法学，

未引用参考文献

Hulme等，2014；Pi和Lisman，2008；Ramachandran等，2015；Rodríguez-Durán等，2017a；See，2002；See等，2003a；See等，2003b。

伦理声明

本研究遵循ARRIVE（动物研究：在体实验报告）指南进行。本研究经当地伦理委员会COMETHEA批准。

利益声明

作者声明不存在利益冲突

写作过程中生成式AI和AI辅助技术的声明

在准备本作品过程中，作者使用了Claude.ai以提高可读性和语法质量。在使用该工具后，作者对内容进行了审阅和必要编辑，并对出版物的内容承担全部责任。

资金与披露

Pauline Belujon在研究中获得了ANR青年研究员拨款（ANR-15-CE37-0010）支持。本研究由国家健康与医学研究院、普瓦捷大学、新阿基坦CPER 2015-2020 / FEDER 2014-2020 "Habisan"计划以及普瓦捷大学医院提供资金支持。Adélie Salin获得了法国研究部博士奖学金。资助方未参与研究设计、数据收集、分析和解释

利益冲突声明

? 作者声明不存在已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究受益于PREBIOS平台（普瓦捷大学）的设施和专业知识。作者感谢Catherine Le Goff提供的技术支持。

Adélie Salin|Virginie Lardeux|Emilie Dugast|Eric Balado|Nathalie Thiriet|Mohamed Jaber|Marcello Solinas|Pauline Belujon