Science子刊:喝酒为何会上瘾?酒精会改变脑细胞外空间形状及大脑中递质扩散
日期:2020-10-15

酒精饮料是最重要的饮品之一,在全世界范围内有近20亿名消费者,然而,在另一方面,饮酒却给人类带来了巨大的健康负担——饮酒造成了大约10%的伤残调整寿命年(指从发病到死亡的年数)。

更重要的是,近年来的许多研究表明,即便是适度饮酒也不能避免酒精对大脑功能的长期性不良影响。实际上,酒精具有很强的诱导神经适应的能力,从而促进强烈的饮酒欲望,简称“酒瘾”。

酒瘾对个人生活和家庭造成严重的负面影响,然而,却很少有研究对酒瘾的具体形成机制作出解释。

近日,西班牙神经科学研究所的研究人员在国际顶尖学术期刊 Science 子刊 Science Advances杂志发表了题为:Chronic alcohol consumption alters extracellular space geometry and transmitter diffusion in the brain 的研究论文。

该研究证明了长期慢性饮酒的人和大鼠会随着时间的推移增加大脑灰质细胞外空间(ECS)的扩散率,进而逐渐增加神经递质(如多巴胺)的浓度,两者协同组合可能是一种新的酒精成瘾机制

之前的研究表明:酒精可以改变大脑灰质细胞外空间(ECS)中的扩散,这一现象对酒精的成瘾作用十分重要,并且已知是由谷氨酸、单胺和肽神经递质介导的——通过与受体相互作用在在大脑中形成一种类似激素的信号传导机制。

在这项研究中,研究人员使用多层次的研究策略:

①在酒精偏好(msP)大鼠饮酒前、饮酒中和饮酒后,以及在酒精使用障碍(AUD)患者和健康对照组中进行无创弥散张量成像(DTI);

②在慢性饮酒和未成熟msP大鼠大脑灰质的体内进行侵入性体内实时离子导入;

③用定量免疫组织化学对死后细胞外基质蛋白和胶质标记物进行评估;

④直接干扰大鼠的小胶质池,以证明其对观察到的DTI现象的充分性;

⑤用数值方法求解多巴胺在健康和酒精暴露的灰质ECS中的扩散方程。

其中,弥散张量成像(DTI)是一种描述大脑结构的新方法,也是核磁共振成像(MRI)的特殊形式,它可以通过测量水在脑实质中的弥散,能够在宏观结构出现变化之前检测过度饮酒引起的脑微观结构异常

研究人员发现,慢性饮酒的人和大鼠的大脑灰质中普遍增加了平均扩散系数,这些变化出现在开始饮酒后不久,一直持续到早期戒断时期。在大鼠模型中,这种灰质平均扩散率(MD)的增加伴随着ECS弯曲度的减少,组织学分析表示这与小胶质细胞反应有关。

值得注意的是,有研究表明小胶质细胞是大脑酒精反应的关键调节子。对此,研究者表示:“一旦酒精相关的小胶质细胞反应被理解并可以被干扰,DTI可能提供容易获得的生物标记来检测酒精成瘾的早期预警信号或指导个体化治疗。”

此外,研究小组还通过模拟ECS中多巴胺的扩散率变化发现:慢性饮酒会随着时间的推移而增加神经递质(如多巴胺)的浓度,这与ESC扩散率的增加相关。因此,他们推测ESC扩散率的增加可能是一种新的酒精成瘾机制

总而言之,此项研究通过弥散张量成像(DTI)和多巴胺神经传递扩散方程证明了长期慢性饮酒的人和大鼠会影响大脑内的小胶质细胞,进而增加大脑灰质ESC中的扩散性和神经递质浓度,两者协同作用最终导致酒精成瘾

同时,这项研究将有望继续深入探究,了解并最终逆转这些由酒精诱导的变化将有助于开发更有效的治疗和干预酒瘾的措施。

论文链接:

https://advances.sciencemag.org/content/6/26/eaba0154

撰文|nagashi

编辑|王聪

排版|水成文

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