昆明動物所等揭示嗎啡誘導自噬導致毒品成癮的分子機制

　　7月19日，自噬研究領域期刊Autophagy在線發表了中國科學院昆明動物研究所題為Atg5 -and Atg7-dependent autophagy in dopaminergic neurons regulates cellular and behavioral responses to morphine的論文。該研究首次闡明了多巴胺能神經元特異性的自噬參與嗎啡成癮的分子機制。

　　毒品成癮困擾人類健康，是重大社會問題之一，呈慢性復發性依賴病程，表現為強制性用藥、敏感化和依賴，其機制至今未明。目前，對于毒品成癮的治療缺乏完全有效的方式，強制戒斷后復吸率很高。因此，研究成癮的生物學機制，對于成癮的治療與干預具有非常重要的意義。嗎啡是阿片類毒品的典型代表，研究嗎啡成癮的作用機制，能為闡明阿片類毒品成癮的分子機制以及臨床治療提供新的思路和理論依據。

　　自噬是溶酶體介導的細胞降解自身細胞器和蛋白的過程，與細胞存活、細胞分化、發育和體內穩態密切相關。大量研究表明，自噬異常與很多疾病相關，包括腫瘤、免疫性疾病和神經退行性疾病等。科研人員前期研究顯示，嗎啡成癮過程中線粒體功能異常，進而誘發自噬。褪黑素是一種靶向線粒體的抗氧化劑，可以干預這個過程。預先用褪黑素處理細胞和小鼠，能夠拯救嗎啡誘導的線粒體功能異常，進而拯救嗎啡誘導的自噬，最終阻斷嗎啡誘導的小鼠行為敏感化和光熱疼痛耐受（Feng et al. 2013. Autophagy 9: 1395-406）。但自噬是否參與成癮，抑或是成癮的副產物并沒有闡釋。

　　為了驗證自噬在嗎啡成癮中的地位，并闡述嗎啡誘導自噬的分子機制，明確自噬在嗎啡成癮和鎮痛過程中的作用，昆明動物所姚永剛課題組與合作者從分子、細胞和小鼠動物模型等多個層次開展了系統的研究。首先從小鼠嗎啡成癮模型出發，首先確認嗎啡誘導的自噬參與成癮，而非成癮副產物。隨后，在小鼠原代神經元上集中研究嗎啡誘導自噬的分子機制，發現嗎啡會導致ATG5和ATG7蛋白表達顯著上調，從而促進多巴胺能神經元中ATG12-ATG5復合物形成和Atg5與Atg7依賴的自噬活性增強。進一步研究發現，Atg5與Atg7依賴的自噬通過調控多巴胺能神經元的樹突棘密度、樹突復雜度和樹突總長度，進而調控成癮行為學。在多巴胺能神經元中特異性敲除Atg5或Atg7基因，能顯著拯救嗎啡誘導自噬所介導的樹突可塑性改變，最終阻斷嗎啡誘導的成癮行為學，包括嗎啡獎賞效應、行為敏感化、疼痛耐受和戒斷癥狀。該研究結果深入闡述了嗎啡誘導自噬產生的分子機制，有望為成癮的治療和臨床鎮痛提供新的思路與科學依據。

　　昆明動物所博士研究生蘇凌燕與羅榮燦為文章的共同第一作者，研究員姚永剛與徐林為共同通訊作者。該工作同時得到同濟大學教授丁玉強的幫助。

　　上述研究得到國家自然科學基金委、中科院腦功能聯結圖譜先導專項和中科院前沿重點研究項目的資助。

圖1. 多巴胺能神經元特異性敲除Atg5或Atg7基因可阻斷嗎啡成癮行為

圖 2. 嗎啡誘導多巴胺能神經元特異性自噬導致成癮的分子機制