阿片及阿片类物质的成瘾性导致严重的药物滥用。多种阿片类物质和内源性阿片样肽通过激活中脑边缘环路中的mu阿片样肽受体（MOPR）介导奖赏相关行为，其中包括伏隔核内侧壳（mNAcSh）这一脑区。已有研究表明mNAcSh中MOPR的激活可导致奖赏相关行为，但由于研究方法的限制，内源性阿片样肽的奖赏相关环路和细胞机制仍存在大量未知。
华盛顿大学成瘾、疼痛和情感神经生物学研究中心的Michael Bruchas团队于2021年10月13日在Naure发表研究论文：An endogenous opioid circuit determines state-dependent reward consumption，揭示了mNAcSh中释放的脑啡肽通过激活中缝背核（DRN）投射到mNAcSh神经末梢上的MOPR，使小鼠在食物剥夺后吃得更多。
首先，研究人员向mNAcSh中注射MOPR选择性拮抗剂CTAP，发现CTAP降低了食物剥夺后的进食增加。并且全身敲除Oprm1小鼠的进食增加行为被完全拮抗。
为了明确是哪一类神经元表达的MOPR参与进食增加，研究人员敲除了Pdyn+或Penk+神经元中的Oprm1，发现只有Penk+神经元中Oprm1的缺失导致进食增加的减少。但是，研究人员敲除mNAcSh神经元的Oprm1后却发现进食增加的行为没有被抑制，而逆行敲除投射到mNAcSh的神经元的Oprm1后进食增加的行为被抑制（图.1f）。
以上结果说明投射到mNAcSh的、表达Penk和Oprm1的神经元对于进食增加行为是必要的。
图1：mNAcSh中的MOPR对于进食增加是必要的
a.食物剥夺后进食增加。b-c. mNAcSh中注射CTAP或 Oprm1敲除抑制进食增加行为。d-e. 选择性敲除Penk+细胞的Oprm1降低了进食增加行为。f. 敲除mNAcSh中的Oprm1没有降低进食增加，而逆行敲除投射到mNAcSh的神经元的Oprm1降低了进食增加行为。
进一步，研究人员通过逆行标记投射到mNAcSh的Penk+神经元锁定了DRN旁侧（LDRN）这一脑区。荧光原位杂交显示LDRN中Penk+神经元有一半同时表达Oprm1。
对LDRNPenk -> mNAcSh神经元末梢进行在体钙成像记录显示在食物/水剥夺后的进食行为中，钙信号显著降低，并可被纳洛酮拮抗，说明该投射神经元的神经末梢的钙信号降低具有MOPR依赖性。
图 2：LDRNPenk -> mNAcSh神经元呈现阿片肽依赖性
a. 逆行标记投射到mNAcSh的Penk+神经元，发现LDRN神经元被标记。b-c. LDRNPenk有一半表达Oprm1。d-g. 在体钙信号显示DRNPenk -> mNAcSh神经元的末梢钙信号，水剥夺后舔水嘴时降低的钙信号可被纳洛酮拮抗。
在条件性敲除Penk+神经元中的MOPR后再恢复LDRNPenk神经元中的MOPR表达，使进食增加行为被恢复。更加细致地，研究人员在LDRNPenk -> mNAcSh神经元上表达光激活的opto-MOPR嵌合受体，在mNAcSh中光激活末梢上的MOPR受体，原本被纳洛酮拮抗的进食增加行为被恢复。
以上结果综合说明LDRNPenk -> mNAcSh神经元末梢上的MOPR对于进食增加行为是充分且必要的。
图3：LDRNPenk->mNAcSh神经元MOPR的激活对于进食增加行为是充分的
a-e. 恢复LDRNPenk 的MOPR表达，恢复了进食增加行为和吗啡的条件位置偏爱。f-h. 纳洛酮能降低水剥夺后舔水嘴增加行为。利用opto-MOR光激活DRNPenk -> mNAcSh的神经末梢上的MOPR能拮抗纳洛酮导致的舔水嘴次数降低。
那么，是什么配体激活了LDRNPenk -> mNAcSh神经元末梢上的MOPR？该配体又来源于什么细胞？研究人员利用半胱天冬酶损毁mNAcShPenk神经元、DREADD Gi抑制mNAcShPenk神经元，发现进食增加行为被显著抑制；用DREADD Gq激活mNAcShPenk神经元，发现进食增加行为被显著增加。
以上结果说明mNAcShPenk神经元对于进食增加行为是必要的，但还不能说明该神经元是否释放脑啡肽且作用于LDRNPenk -> mNAcSh神经元末梢上的MOPR。
进一步，研究人员利用CRISPR/SaCas9使mNAcShPenk神经元的Penk突变，发现进食增加行为被显著抑制。同时对LDRNPenk -> mNAcSh神经元的神经末梢进行在体钙成像记录，结果显示CRISPR显著抑制了钙信号的降低。
以上结果说明mNAcShPenk神经元释放的脑啡肽通过激活LDRNPenk -> mNAcSh神经元末梢上的MOPR，参与食物剥夺后的进食增加行为。
图4：mNAcSh中的脑啡肽对于进食增加行为是必要的
a-c. 利用半胱天冬酶损毁mNAcShPenk神经元降低了进食增加。d-f. 利用CRISPR/SaCas9引起mNAcSh的Penk突变降低了进食增加。g-j. 利用CRISPR/SaCas9引起mNAcSh的Penk突变的同时记录LDRNPenk -> mNAcSh神经末梢钙活动，进食行为中钙活动的降低被拮抗。
总 结
该研究的亮点在于运用条件性基因敲除/敲入、CRISPR基因编辑、光遗传学、化学遗传学和在体钙信号记录的研究手段，精确解析了MOPR所在细胞位置和对应配体脑啡肽的细胞来源，并且揭示了表达MOPR的DRN神经元参与食物剥夺后的进食增加这一新知。
原文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-021-04013-0
Nature评论文章：
https://www.nature.com/articles/d41586-021-02723-z
参考文献
Castro DC, Oswell CS, Zhang ET, Pedersen CE, Piantadosi SC, Rossi MA, Hunker AC, Guglin A, Morón JA, Zweifel LS, Stuber GD, Bruchas MR. An endogenous opioid circuit determines state-dependent reward consumption. Nature. 2021 Oct 13. doi: 10.1038/s41586-021-04013-0. Epub ahead of print. PMID: 34646022.
编译作者：Hong Chaoli（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
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