《Psychopharmacology》：GABA regulation of dopamine release in the nucleus accumbens is sexually dimorphic and changed by cocaine exposure
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理由：伏隔核（nucleus accumbens, NAc）核心区的多巴胺（dopamine）释放受局部抑制性微环路（inhibitory microcircuits）调控，但该调控是否存在性别差异尚不清楚。本研究旨在探究NAc核心区GABA-A与GABA-B
理由：伏隔核（nucleus accumbens, NAc）核心区的多巴胺（dopamine）释放受局部抑制性微环路（inhibitory microcircuits）调控，但该调控是否存在性别差异尚不清楚。本研究旨在探究NAc核心区GABA-A与GABA-B受体对多巴胺释放调控的性别差异，并确定这些机制是否被重复可卡因（cocaine）暴露所改变。方法上，研究人员采用离体快速扫描循环伏安法（fast-scan cyclic voltammetry, FSCV），在药理学操控GABA-A与GABA-B受体后测定雄性与雌性小鼠NAc核心区的多巴胺释放；分析单核RNA测序（single-nucleus RNA sequencing, snRNA-seq）数据以评估GABA受体亚基表达的性别差异；最后，对小鼠进行重复可卡因注射（10 mg/kg, i.p.，连续五天），于末次注射后24小时评估GABA受体对多巴胺释放的调控。结果发现，GABA-A与GABA-B受体对多巴胺释放发挥不同的、具有性别二态性（sexually dimorphic）的调控作用。GABA-B受体拮抗（antagonism）在雄性中增加多巴胺释放，在雌性中则无此效应；GABA-A受体拮抗在雌性中产生更强的多巴胺释放增强效应。这些差异不能由受体表达或受体激活反应性的广泛差异来解释，提示局部GABA能环路（GABAergic circuits）募集存在性别差异。值得注意的是，GABA-B调控通过胆碱能中间神经元（cholinergic interneurons）间接实现，而GABA-A调控不依赖胆碱能输入，可能提示多巴胺轴突末梢（axon terminals）存在更直接的机制。重复可卡因暴露选择性减弱雌性中GABA-A依赖的调控。综上，这些发现识别了跨性别调节多巴胺输出的差异性GABA能通路，并揭示可卡因如何重塑这些微环路，为成瘾易感性（addiction vulnerability）的性别差异提供了机制基础。
**研究背景与问题**
多巴胺（dopamine）信号在伏隔核（nucleus accumbens, NAc）中是奖赏加工、动机和强化学习的核心调控者，该系统的紊乱参与多种神经精神疾病的病理生理过程，包括兴奋剂使用障碍（stimulant use disorder）、注意缺陷多动障碍（ADHD）和重性抑郁障碍（major depressive disorder）。这些疾病在患病率、症状表达和治疗结局上均表现出明显的性别差异。临床与临床前研究均证实，在主观药物反应、依赖进程和复吸易感性（relapse vulnerability）等关键成瘾相关表型上存在性别差异。这些性别依赖的行为特征提示脑内环路功能存在底层差异，但产生和维持这种分化的机制在很大程度上仍不清楚。越来越多证据表明，多巴胺动力学的性别差异是这些行为差异的关键贡献因素。临床前模型显示，多巴胺神经元在神经解剖分布和电生理特性上存在基线差异，这些差异共同增强了雌性多巴胺系统的反应性。雌性在NAc等奖赏相关脑区表现出轴突末梢多巴胺释放增强、重摄取速率增加以及对兴奋剂及其相关线索的多巴胺能反应增强。尽管既往工作聚焦于多巴胺神经元解剖学和相对多巴胺水平的性别差异，但越来越多证据强调局部微环路（local microcircuitry）在不依赖胞体活动的情况下调控基线多巴胺释放的重要性。其中，来自局部纹状体环路的GABA释放已被证明通过Gi偶联的GABA-B受体和离子型GABA-A受体在末梢水平 critical 地调控多巴胺释放。GABA-A受体已被报道表达于纹状体的多巴胺能和非多巴胺能神经元中，并对NAc内多巴胺释放产生直接和间接效应。GABA-B受体表达于多巴胺能细胞的胞体、轴突和末梢，受刺激时对多巴胺释放发挥紧张性抑制控制（tonic inhibitory control）。也有报道称GABA从纹状体中的多巴胺能末梢和胆碱能中间神经元共释放。因此，GABA是位于多种条件下调控多巴胺释放的关键调控者。尽管已知GABA是轴突多巴胺释放的关键调节者，但对雌性脑内GABA-多巴胺系统之间的相互作用知之甚少。此外，GABA能调控是否贡献于多巴胺系统功能中观察到的性别差异仍不清楚。
**研究内容与结论**
研究人员采用离体快速扫描循环伏安法（ex vivo fast-scan cyclic voltammetry, FSCV）在小鼠脑切片中研究GABA受体对NAc多巴胺释放的调控。研究发现揭示了性别特异性的GABA能控制，其特征为雄性中通过胆碱能中间神经元介导的GABA-B介导抑制增强，以及雌性中不依赖胆碱能输入的GABA-A介导抑制升高。最后，这些调控机制经历可卡因诱导的可塑性（cocaine-induced plasticity），突显了多巴胺释放的基线控制如何导致适应不良过程中的性别特异性脆弱性。该研究的重要意义在于识别了跨性别调节多巴胺输出的差异性GABA能通路，并揭示可卡因如何重塑这些微环路，为成瘾易感性的性别差异提供了机制基础。
**关键技术方法**
研究人员采用离体快速扫描循环伏安法（FSCV）在含NAc核心区的冠状脑切片中测定多巴胺释放，使用碳纤维微电极（carbon fiber microelectrode）和双极刺激电极记录电刺激诱发的细胞外多巴胺信号。通过浴应用GABA-A受体拮抗剂picrotoxin、GABA-B受体拮抗剂saclofen、GABA-A受体激动剂muscimol和GABA-B受体激动剂baclofen进行药理学操控。采用烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）拮抗剂DHβE检验胆碱能输入的贡献。分析单核RNA测序（snRNA-seq）数据评估GABA受体亚基表达的性别差异。动物为8–12周龄C57BL/6J小鼠（N = 74），可卡因注射方案为10 mg/kg腹腔注射连续五天。snRNA-seq数据来源于大鼠VTA组织（GSE168156）和NAc组织（GSE137763和GSE222418）。
**研究结果**
GABA-A受体拮抗剂在雌性中更大程度增加多巴胺释放：研究人员在雄性和雌性小鼠NAc核心区脑切片中进行离体伏安法记录，浴应用picrotoxin后监测多巴胺释放。Picrotoxin在雄性和雌性中均增加多巴胺释放峰值高度，但增强幅度在雌性中更大，存在显著的药物×性别交互作用。Picrotoxin反应性的变异不由基线释放差异驱动。
GABA-B受体拮抗剂仅在雄性中增加多巴胺释放：浴应用递增剂量的saclofen后，saclofen诱导的多巴胺释放增加对生物学性别敏感，在雄性中有显著效应而在雌性中无效应，存在显著的药物×性别交互作用。Saclofen效应变异与基线释放水平不相关。综上，研究人员观察到性别特异性的GABA受体调控模式，GABA-B效应在雄性中更突出，GABA-A介导的调控在雌性中更大。
GABA受体亚基表达呈现性别和细胞特异性模式：为检验GABA受体拮抗性别差异是否由受体表达基线差异解释，研究人员分析雄性和雌性大鼠NAc的单核RNA测序数据，比较GABA-A和GABA-B受体亚基编码基因的表达。多种GABA受体亚基在NAc中间神经元群体中表现性别依赖表达，但具体差异因中间神经元亚型而异。PV中间神经元中多种GABA-A受体亚基（Gabra5、Gabrd、Gabrg3、Gabra2、Gabrg2）及GABA-B受体亚基Gabbr2表现性别差异。Sst中间神经元中GABA-A受体亚基（Gabrr3、Gabrd、Gabrb1、Gabra1、Gabrg2）及Gabbr2表现性别差异。相比之下，Chat中间神经元中仅Gabra1表现显著性别差异。为确定这些趋势是否也存在于多巴胺神经元中，研究人员检测了投射至NAc核心区的VTA多巴胺神经元中GABA受体亚基表达，与NAc中间神经元群体相反，GABA-A受体亚基表达无显著性别差异。综上，GABA受体拮抗后观察到的性别差异不能轻易由受体表达或对直接受体激活敏感性的广泛差异解释，而与GABA能信号通路内源性募集的性别差异一致。
GABA受体激动剂效应无性别特异性：为确定这些表达模式是否转化为NAc核心区多巴胺轴突末梢水平的功能差异，研究人员使用baclofen（GABA-B受体激动剂）和muscimol（GABA-A受体激动剂）刺激受体。Baclofen在雄性和雌性中类似地降低多巴胺释放。Muscimol对多巴胺释放产生极小抑制，且这些效应不依赖性别。这些结果表明，在相同刺激条件下，直接GABA受体激活在雄性和雌性中对多巴胺释放产生相似效应，受体拮抗后观察到的显著性别差异不太可能由对直接GABA受体激活的差异敏感性解释。
GABA-B调控而非GABA-A的性别差异依赖胆碱能输入至多巴胺轴突末梢：来自Chat中间神经元的乙酰胆碱通过表达于多巴胺轴突的烟碱型乙酰胆碱受体促进电诱发多巴胺释放。既往工作表明GABA可通过作用于Chat中间神经元上的GABA受体间接塑造多巴胺输出。为确定Chat介导机制是否贡献于上述性别特异性GABA效应，研究人员在nAChR拮抗剂DHβE存在下重复伏安实验。DHβE与saclofen共应用消除了此前在GABA-B介导调控中观察到的性别差异，且在两种性别中均未能增加多巴胺释放。相反，对GABA-A受体拮抗反应的性别差异在DHβE存在下持续存在，雌性仍表现增强的多巴胺释放增加。
可卡因暴露减弱雌性中GABA-A对多巴胺输出的调控：为检验NAc局部这些性别特异性GABA能调控机制是否被可卡因暴露改变，研究人员连续五天每日腹腔注射可卡因，末次注射后24小时进行切片伏安法。可卡因暴露减弱雌性中picrotoxin诱导的多巴胺释放增加，产生显著小于未处理动物的效应。在雄性中，可卡因暴露未产生picrotoxin反应的总体变化。同时，可卡因暴露在雌性或雄性中均未改变saclofen诱导的多巴胺释放调控。综上，这些数据揭示可卡因暴露选择性重塑雌性中GABA-A介导的调控，而保留雄性中GABA-B主导的机制。
**讨论与结论**
研究人员识别了多巴胺释放的性别特异性GABA能控制，并显示这些调控机制被可卡因暴露差异性改变。研究人员识别了两条差异性控制雄性和雌性多巴胺释放幅度的GABA能通路。多巴胺释放在雌性中更强地受GABA-A介导抑制控制，而GABA-B依赖调控在雄性中占主导。这些差异并非源于受体表达或这些受体抑制多巴胺释放能力的差异，表明回路内性别特异性抑制张力由局部组织差异产生。此外，重复可卡因暴露选择性减弱雌性中GABA-A介导的调控，表明对多巴胺传递的抑制控制经历药物体验后的性别特异性可塑性。既往文献已表征NAc中多巴胺释放的GABA能调控，GABA-A和GABA-B受体均对多巴胺释放发挥抑制控制。历史上，该调控被认为直接通过表达于多巴胺末梢的GABA-B受体发生，而GABA-A受体的效应被认为依赖非多巴胺细胞中的受体表达和局部微环路信号。然而，这一多巴胺释放抑制控制模型主要在雄性模型中表征。本研究表明，尽管GABA-A和GABA-B受体均调控多巴胺释放，但雄性和雌性依赖不同的抑制通路调控多巴胺输出。GABA-A受体拮抗在雌性中产生比雄性更大的多巴胺释放增加；相反，GABA-B受体拮抗在雄性中增强多巴胺释放，而雌性对该操控基本不敏感。这些效应不能由受体表达或激动剂敏感性差异解释。GABA-A受体激动和GABA-B受体激动在两种性别中产生相当效应这一事实进一步强调，分歧源于周围微环路的组织和功能而非受体本身的固有特征。这表明二态性并非源于多巴胺轴突末梢的分子差异，而是源于产生性别特异性抑制张力的不同回路水平排列。NAc中主要中间神经元群体——胆碱能中间神经元——通过烟碱型乙酰胆碱受体对多巴胺轴突发挥快速而强大的调控。GABA受体表达于该群体内，使Chat中间神经元处于抑制性和兴奋性调控的关键交汇点。虽然既往NAc中GABA-B抑制控制模型由多巴胺轴突末梢上的受体表达直接介导，但本研究表明GABA-B介导的调控依赖这些中间神经元。阻断烟碱型受体消除了GABA-B拮抗对多巴胺释放的效应，证明这种抑制形式通过胆碱能对多巴胺释放的促进作用间接实现。相反，雌性中GABA-A依赖的调控即使在胆碱能输入被移除时仍持续存在，提示更直接的作用于多巴胺末梢的抑制机制。可卡因暴露选择性破坏雌性中GABA-A介导的多巴胺释放控制。重复可卡因减弱picrotoxin增强多巴胺释放的能力，提示可卡因钝化这一直接抑制通路。鉴于雌性已表现出更高的基线多巴胺释放和增强的多巴胺能对兴奋剂的反应，GABA-A介导抑制的丧失可能进一步放大多巴胺能反应性，潜在贡献于雌性中观察到的更快速的药物使用升级和增加的复吸易感性。雄性中缺乏可卡因诱导的变化突显了抑制性微环路对药物暴露适应的根本性别差异。GABA能机制长期以来被认为参与成瘾相关行为。GABA-A和GABA-B受体均影响药物的强化和动机特性、调控多巴胺神经元放电并塑造中脑边缘回路内的突触可塑性。然而，这些过程是否贡献于药物暴露后多巴胺末梢功能的性别差异仍不清楚。本研究通过证明GABA能对多巴胺末梢的控制本身具有性别二态性并经历性别特异性药物诱导可塑性，为可卡因相关过程的性别差异增添了关键见解。这表明兴奋剂暴露后的GABA能适应可能放大先前存在的多巴胺信号性别差异，从而贡献于药物敏感性、升级和复吸中充分记录的差异。因此，理解抑制性回路如何响应可卡因重组对于识别成瘾在男性和女性中不同进展的机制至关重要。研究结论部分翻译如下：综上，这些发现确立GABA能对多巴胺末梢的调控并非跨性别一致，而是反映对可卡因诱导可塑性差异敏感的差异性抑制调控。这些结果通过强调局部微环路在产生性别特异性多巴胺信号模式中的作用，扩展了当前多巴胺调控模型。理解这些机制对于开发考虑成瘾脆弱性和治疗反应性别差异的方法至关重要。通过识别每种性别中塑造多巴胺释放的微环路元素，这项工作为设计靶向干预以在以多巴胺信号失调为特征的疾病状态中恢复平衡抑制控制提供了基础。
