李先林，王 靜，王雪穎

（1.山東省煙臺市北海醫(yī)院，山東 煙臺 265701；2.復旦大學基礎醫(yī)學院藥理研究中心，上海 200032）

阿片成癮的神經生物學機制研究進展

李先林1，王 靜1，王雪穎2

（1.山東省煙臺市北海醫(yī)院，山東 煙臺 265701；2.復旦大學基礎醫(yī)學院藥理研究中心，上海 200032）

阿片類物質例如鴉片、嗎啡、海洛因是全球范圍內被濫用的三大毒品之一。阿片成癮過程中伴隨著相應受體、神經遞質、信號通路、基因表達以及突觸可塑性等方面的變化。本文主要圍繞這幾方面闡述了阿片類藥物成癮的基本機制以及近年來的研究進展。

阿片類藥物；成癮；神經生物學機制

阿片類物質是從阿片（罌粟）中提取的生物堿及體內外的衍生物，包括天然的鴉片及其提取物嗎啡，半合成的海洛因，全合成的如可待因、羥嗎啡、美沙酮、二氫埃托啡、杜冷丁、芬太尼等，其進入人體后與中樞特異性受體相互作用，能緩解疼痛，因此阿片類藥物在臨床上主要用于鎮(zhèn)痛麻醉、止瀉和鎮(zhèn)咳。但是阿片類藥物的長期使用會導致成癮，阿片類藥物的濫用已經成為了一個嚴峻的社會問題，極大危害著人類的健康與社會安全。目前對于阿片成癮的研究主要集中于其軀體依賴性和精神依賴性。軀體依賴主要表現為耐受和一系列戒斷癥狀，精神依賴主要表現為強烈的心里渴求和持續(xù)性強迫用藥。這些反應都是由阿片類藥物作用于阿片受體，經過受體后信號傳導，引發(fā)一系列級聯反應而造成。目前研究表明，從藍斑核發(fā)出的去甲腎上腺素能傳遞在阿片軀體依賴中發(fā)揮著主要作用，而從中腦腹側被蓋區(qū)（VTA）投射到伏隔核（NAc）的多巴胺能通路則是造成精神依賴的重要系統(tǒng)[1]。此外，機體內許多其他神經遞質（如γ-氨基丁酸、谷氨酸等）也參與了阿片類物質的成癮過程。同時，阿片成癮還伴隨著大腦神經元內分子水平的改變。

1 阿片受體系統(tǒng)

大腦內存在多種內啡肽，作為神經遞質、神經調質和神經激素發(fā)揮作用。其可分成三大類——內啡肽（EP）、腦啡肽（ENK）和強啡肽（Dyn），每一種有多種亞型。根據這些內源性多肽和合成化合物的藥理分析的特點，將阿片受體主要分為μ、δ和κ受體，均為G蛋白偶聯受體。不同內啡肽作用于不同的受體產生不同的效應。如內啡肽和腦啡肽作用于μ和δ受體產生獎賞效應使機體獲得欣快感和滿足感；而強啡肽作用于κ受體產生相反的厭惡感[2]。在正常機體中，內源性阿片系統(tǒng)調節(jié)并維持著體內各系統(tǒng)之間的正常運轉和平衡，而當外源性阿片物質進入體內后，競爭性地與阿片受體結合，打破了這種平衡[3]。在體內存在大量外源性阿片類化合物的情況下，根據負反饋機制，內源性阿片肽的合成和釋放會減少。而隨著外源性阿片物質的不斷攝入，阿片受體會產生耐受性，這就迫使依賴者必須更多地攝入毒品以保持這種平衡。當依賴者驟然中斷毒品，體內的外源性和內源性阿片物質都無法得到充足供應，阿片肽系統(tǒng)的平衡被擾亂，導致下游各個調控系統(tǒng)的功能紊亂，從而出現各種戒斷癥狀。

有研究發(fā)現，μ阿片受體和δ阿片受體都參與到了對阿片類物質的依賴[4]。μ阿片受體（MOR）激動劑如嗎啡、海洛因等及δ阿片受體激動劑（DOR）如5-腦啡肽等可使動物產生條件性位置偏愛（conditioned place preference，CPP）行為，且均可誘發(fā)自身給藥行為，而阻斷兩種阿片受體可減弱這種行為。叔丁啡通過作用于μ受體引發(fā)小鼠CPP和行為敏化。在給予小鼠嗎啡前給予δ受體拮抗劑可減輕小鼠對嗎啡的戒斷癥狀；δ受體拮抗劑還可抑制小鼠對嗎啡條件獎賞效應的敏感性。這些研究都說明MOR、DOR共同介導了阿片藥物依賴過程。

阿片耐受性產生的機制之一是阿片受體的脫敏與內吞。受體與配體結合導致脫敏，之后受體被內吞，內吞后的受體有三種去向，一是重新返回到細胞膜上（復敏），二是存留在細胞內結構中，三是被降解。在內源性阿片物質的作用下，受體的脫敏-內吞-復敏保持著動態(tài)平衡狀態(tài)，而一旦外源性阿片物質進入，則打破了這種狀態(tài)。例如，嗎啡能引起μ受體的部分脫敏，卻只引發(fā)很少甚至零數量的受體內吞，致使受體脫敏時間更持久，從而導致對藥物的耐受性。阿片受體的內吞主要依賴于阿片受體上多個位點的磷酸化。例如將μ受體T394磷酸化位點的蘇氨酸突變成丙氨酸可削弱脊髓背角神經元MOR脫敏內吞，抑制急性嗎啡和埃托啡的耐受性。

2 神經遞質系統(tǒng)

2.1 去甲腎上腺素能系統(tǒng)

阿片類物質的軀體依賴被認為和腦內去甲腎上腺素（NE）釋放異常有關。去甲腎上腺素是一種兒茶酚胺類神經遞質，主要作用于α受體，產生一系列生理反應。大腦中去甲腎上腺素神經元的活動與情緒和驚醒反應有關，情緒緊張（如擔憂、害怕、氣憤等）往往伴隨著外周神經系統(tǒng)的NE釋放。阿片類物質作用初期，直接興奮去甲腎上腺素神經元，促進NE的釋放，產生鎮(zhèn)痛效應，提高情緒引發(fā)快感。而長期作用時反而會使去甲腎上腺素神經元活性減弱。外源性阿片類物質的大量攝入會抑制內源性阿片肽的合成和釋放。當撤藥時，去甲腎上腺素上行系統(tǒng)脫抑制，神經元被戒斷性激活，造成NE大量釋放產生戒斷癥狀。因此臨床上可應用α2受體激動劑如可樂定來緩解阿片戒斷的部分癥狀。

藍斑核（LC）是大腦去甲腎上腺素能神經元的主要核團，LC去甲腎上腺素神經元上也分布著大量的μ阿片受體，以往的研究認為LC在嗎啡軀體依賴和戒斷反應中起重要作用，針對此種假設研究者們進行了諸多實驗。例如嗎啡可提高LC腦區(qū)去甲腎上腺素能神經元的興奮性，電刺激正常猴子的LC腦區(qū)可引發(fā)與α2去甲腎上腺素受體激動劑誘導相似的嗎啡戒斷癥狀。但也有研究表明阿片戒斷更多依賴于非LC腦區(qū)。

2.2 多巴胺能系統(tǒng)

獎賞效應是包括阿片類藥物在內的許多成癮性藥物產生精神依賴的直接原因。阿片獎賞系統(tǒng)涉及伏隔核（NAc）、中腦腹側被蓋區(qū)（VTA）、前額皮層（PFC）、海馬（hippocampus）、杏仁核（amygdala）、下丘腦（Hypothalamus）等多個腦區(qū)。其中中腦-邊緣多巴胺獎賞系統(tǒng)（MLDS）作為基礎的獎賞系統(tǒng)，是啟動阿片類藥物正性強化作用的重要腦區(qū)。目前普遍認為MLDS中阿片類藥物獎賞效應產生的機制是：VTA中存在多巴胺（DA）能神經元和γ-氨基丁酸（GABA）能神經元，正常情況下，DA神經元受GABA神經元抑制；嗎啡等阿片類藥物可激動GABA神經元上的μ受體，抑制GABA神經元，從而解除其對于DA神經元的緊張性抑制，促進VTA到NAc腦區(qū)的DA釋放，作用于DA受體引起獎賞效應。

DA受體屬于G蛋白偶聯受體，根據其生物化學和藥理學性質可分為D1（包括D1和D5受體）和D2（包括D2、D3和D4受體）類。其中D2類受體在阿片成癮方面發(fā)揮著更為重要的作用。有研究表明，多巴胺D2受體缺陷的小鼠，對嗎啡的行為反應沒有發(fā)生改變，但卻無法形成條件性位置偏愛，且這種反應專指向藥物。當使用食物作為獎賞物質時，多巴胺D2缺陷小鼠和正常小鼠都可形成CPP。在對大鼠進行的嗎啡鎮(zhèn)痛作用和耐受性實驗中，D2受體拮抗劑可降低大鼠對嗎啡的耐受性，而D1受體拮抗劑卻無此作用。因此，有人以D2受體為靶點設計出新藥，能夠有效削弱大鼠的覓藥行為。但是也有實驗指出，向NAc腦區(qū)注射D1受體拮抗劑SCH23390可抑制DAMGO的CPP形成，而阻斷D2受體無明顯反應。SCH23390也可消除嗎啡誘導的條件性位置偏愛。推測上述實驗得到的不同的結果，可能與阿片類藥物的種類、成癮時間、拮抗劑種類以及行為學實驗設計有關。有人對兩種受體的不同功能進行了總結。初始用藥時，DA和D1受體結合后激活G蛋白介導的離子通道，使產生欣快感；成癮之后，DA結合D2受體，通過Gi/Go蛋白使AC活性抑制，通過另外的途徑強化D2受體活性，以及介導其它的離子通道，從而強化覓藥。D1、D2受體在阿片類藥物成癮方面的具體效用還需要更進一步的研究。

2.3 其余神經遞質系統(tǒng)

除了多巴胺、去甲腎上腺素，還有一些神經遞質例如氨基酸類（γ-氨基丁酸、谷氨酸、甘氨酸）、乙酰膽堿和5-羥色胺等也在阿片類藥物的成癮中扮演著重要的角色。

γ-氨基丁酸（GABA）是腦內一種抑制性神經遞質?？勺饔糜贒A神經元抑制DA釋放。而VTA中的DA神經元除了受GABA調節(jié)外，還受來自PFC、丘腦底核等的興奮性谷氨酸（GLU）神經遞質調節(jié)。GLU可通過促進DA釋放強化興奮性藥物的獎賞作用，促進藥物成癮。研究表明抑制突觸前谷氨酸釋放可抑制嗎啡CPP形成。谷氨酸的兩種受體NMDA、AMPA都參與了阿片類藥物的耐受、依賴和戒斷癥狀的表現。

乙酰膽堿（acetylcholine，Ach）是一種典型的興奮性神經遞質。嗎啡急性用藥時不同腦區(qū)Ach釋放量均減少，細胞外Ach含量明顯降低，而刺激NAc中膽堿能神經元釋放Ach可抑制嗎啡成癮。反復的嗎啡用藥可增強NAc內多巴胺能和Ach能的神經傳遞，提示Ach可能通過影響GABA能神經突觸參與調節(jié)嗎啡引起的多巴胺釋放過程。

5-HT是一種胺遞質，其在腦功能中與藥物依賴有關的主要是食欲和成癮性。減弱5-HT活性可阻斷嗎啡CPP形成，5-HT3受體拮抗劑可減少嗎啡依賴大鼠的自身給藥行為。

大腦內各個腦區(qū)之間，形成了復雜的神經投射網絡，通過突觸間聯系及神經遞質的傳遞相互作用，因而某一物質對大腦的影響勢必會涉及多個腦區(qū)、多種神經元以及神經遞質。對阿片類藥物成癮機制的研究，也不應單單局限于一個腦區(qū)或者一種神經遞質，而要結合腦區(qū)及神經元之間的聯系，綜合分析，明確和完善阿片進入機體后的具體效應。

3 阿片成癮的分子機制

3.1 cAMP通路的上調

長期藥物暴露后，最基本的分子適應性就是cAMP通路的上調。cAMP是細胞內一類重要的第二信使。cAMP信號通路即胞外激動劑結合G蛋白偶聯受體后，G蛋白結合并激活腺苷酸環(huán)化酶（adenosine cyclase，AC），AC又催化三磷酸腺苷生成cAMP并進一步活化下游效應分子調控許多靶基因的表達。重復阿片給藥導致cAMP通路上調的現象首先在體外培養(yǎng)細胞中被觀察到，之后證明神經元中也有此現象。

急性阿片暴露抑制腦中多種神經元的cAMP信號通路，但是長期阿片暴露可誘導中樞神經系統(tǒng)cAMP信號補償性上調，包括AC、蛋白激酶A（PKA）的含量上升，這是導致阿片類藥物成癮的關鍵分子機制。一旦撤藥，上調的cAMP途徑缺乏對抗，導致神經元戒斷性激活，從而誘發(fā)各種戒斷癥狀。

3.2 基因表達的適應性改變

基因的表達調控主要通過轉錄因子對RNA酶轉錄復合物形成的增強或抑制來完成。神經元中包含多種轉錄因子，而目前研究最多、認為與成癮關系最為密切的主要有兩種——ΔFOSB和cAMP反應元件結合蛋白（CREB）。

ΔFOSB ΔFOSB由FosB基因編碼，屬FOS轉錄因子家族的一員，其可與JUN家族某一蛋白結合形成激活蛋白-1（activator protein-1，AP-1）轉錄因子復合物，與基因上AP-1位點結合調控相關基因的轉錄。已有許多研究表明，在長期攝入成癮藥物后，在NAc和背側紋狀體都可誘導ΔFOSB的表達。Venetia Zachariou課題組通過轉基因技術在小鼠的NAc腦區(qū)中過表達ΔFOSB，發(fā)現小鼠對嗎啡鎮(zhèn)痛作用的耐受性和獎賞效應的敏化程度都增強，且軀體依賴癥狀更為明顯。作者推斷這種現象是由于ΔFOSB抑制了強啡肽的表達。電針刺可抑制NAc殼部FOSB的表達，促進小鼠海洛因覓藥行為的消退。上述實驗都在一定程度上證明了ΔFOSB對阿片成癮的正性調控作用。與FOS家族其他成員相比，ΔFOSB更加穩(wěn)定，且在對谷氨酸突觸功能和可塑性相關蛋白包括AMPA受體亞基、CaMKII等的調控中發(fā)揮著重要作用，因此被認為是突觸可塑性改變和戒藥長時間后仍可復吸的主要影響因子。

CREB CREB是一個光譜轉錄因子，以同源或異源二聚體的形式結合于基因啟動區(qū)的一段DNA（稱為cAMP反應元件，cAMP response element，CRE），調控多個基因的表達。很早就有研究已經證明了CREB在阿片類藥物成癮中的重要作用。CREB敲除的小鼠無法形成嗎啡誘導的CPP，并且CREB缺陷小鼠在嗎啡成癮后給予納洛酮戒斷時戒斷癥狀有所減輕。阿片類藥物可通過多種途徑激活CREB，包括cAMP信號通路、ERK信號通路。嗎啡誘發(fā)的條件性位置偏愛和相關情景記憶的再鞏固都與ERK-CREB信號通路的激活有關。

但是阿片類藥物對CREB的調控有時間特異性和組織特異性。Widnell等研究發(fā)現，慢性使用嗎啡可降低NAc腦區(qū)的CREB免疫活性，但是急性嗎啡給藥則無此影響，且皮質額葉并沒有表現出這種改變。Lane-Ladd等發(fā)現大鼠慢性嗎啡給藥后藍斑內CREB增多，且抑制CREB活動可減弱大鼠對嗎啡的軀體依賴。而嗎啡單次給藥30min后，NAc、VTA、紋狀體、海馬內的CREB磷酸化水平都有所降低。

3.3 表觀遺傳學調控

近年來，對表觀遺傳學的研究已經滲透到了各個領域，其中也包括藥物成癮方面，最初主要是DNA的甲基化。研究顯示，在體外培養(yǎng)細胞中，嗎啡可誘導DNA甲基化。在阿片成癮和長期使用阿片類患者體內，編碼μ受體的OPRM1基因甲基化程度相比健康人有所升高。而長期使用嗎啡可誘導糖皮質激素受體（GR）17啟動子的高度甲基化，從而導致下丘腦-垂體-腎上腺軸的失調。除此之外，對組蛋白修飾以及非編碼RNA（microRNA）在阿片類藥物成癮中作用的研究也是當前的熱點問題。

4 結語及展望

阿片類毒品是全球范圍內被濫用的三大毒品之一，我國登記在冊的近300萬吸毒人員中，有很大一部分吸食的是阿片類毒品。毒品一旦沾染，很難戒掉，對個人和社會都造成極大的危害。因此，尋找切實有效且副作用小的戒毒療法和藥物，是刻不容緩的社會問題。阿片類藥物進入機體后，先與特異性阿片受體結合，激活相應的信號通路，調控相關基因表達，并引發(fā)一系列的級聯反應；這一過程涉及多個腦區(qū)，同時伴隨著復雜的分子變化。雖然目前關于阿片類藥物的成癮機制已經進行了大量的研究，但是由于腦區(qū)之間存在聯系和相互作用，對于各類神經遞質在不同腦區(qū)中對于阿片成癮的作用，還無法有一個完整清晰的概括。對成癮的腦功能環(huán)路的研究，仍然是目前的重點方向。近年來，隨著化學遺傳技術和光遺傳技術的興起與發(fā)展，使得我們能夠在體實時、準確特異性操控神經元活性，為探求阿片成癮的神經生物學機制提供了有力的技術支持，加快我們揭開這一領域神秘面紗的步伐。

[1] Narita M,Funada M,Suzuki T.Regulations of opioid dependence by opioid receptor types. Pharmacol Ther , 2001, 89(1):1-15.

[2] Suzuki T,Misawa M.Opioid receptor types and dependence.Nihon Yakurigaku Zasshi,1997,109(4):165-74.

[3] 秦伯益.阿片受體與阿片類依賴的防治.中國新藥雜志,1995(6):3-7.

[4] Shippenberg TS,Chefer VI,Thompson AC.Delta-Opioid Receptor Antagonists Prevent Sensitization to the Conditioned Rewarding Effects of Morphine.Biological Psychiatry,2009,65(2):169-174.

本文編輯：吳 衛(wèi)

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ISSN.2095-8242.2017.033.6524.03