本文发表于《大众科学》的前博客网络,反映了作者的观点,不一定反映《大众科学》的观点
当科学家思考大脑中药物反应的通路,尤其是与奖励相关的反应时,我们倾向于想到某些事情。我们想到神经递质多巴胺,以及伏隔核。伏隔核是一堆神经元,大约位于耳朵内侧三英寸处(当然,每一侧都有一堆),它在诸如奖励的感觉和期望等方面起着重要作用。这意味着在这一区域,对诸如药物之类的东西会产生大量的活动,你知道,药物会带来大量的奖励。
虽然我阅读的许多关于药物奖励和成瘾相关过程的论文都侧重于伏隔核和那里激增的多巴胺(它反馈到构成伏隔核中大部分神经元的GABA神经元),但本文有所不同,因此,至少对我而言,它非常引人入胜。本文侧重于神经胶质细胞。并且它侧重于多巴胺以外的东西……它侧重于细胞因子。
Schwarz et al. “早期生活经历通过小胶质细胞特异性表观遗传编程抗炎细胞因子IL-10的表达,减少成年期药物诱导的吗啡CPP的恢复”《神经科学杂志》,2011年。
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我们将从神经胶质细胞开始。神经胶质细胞是著名神经元中未被充分研究的表亲。我会说它们占99%,但它们只占您大脑细胞总数的一半多一点(尽管它们是大多数)。但是很少有人研究神经胶质细胞(与研究神经元的人数相比)。即使在研究生院,我也被告知神经胶质细胞包裹在神经元周围,使发送动作电位更容易,也许可以发送一些营养物质或吸收一些东西……但是,哎,谁在乎神经胶质细胞?但事实证明,神经胶质细胞可能比我们之前认为的要重要得多。首先,神经胶质细胞是大脑中免疫反应的主要推动者。
这就是我们开始讨论细胞因子的地方。当参与免疫反应的细胞受到刺激时(受到压力、损伤、其他细胞等刺激),它们会释放细胞因子和趋化因子。这些可以是促炎的或抗炎的。就伏隔核和药物相关的奖励(特别是吗啡,这是我们在这里要讨论的)而言,来自伏隔核中神经胶质细胞的促炎细胞因子可以增加耐受性和吗啡奖励。
细胞因子正在神经科学界兴起。当我们思考诸如压力之类的事情,以及当我们思考诸如抑郁症之类的问题时,人们开始更多地考虑它们。我们开始研究炎症和细胞因子在行为中的作用。压力和抑郁样反应与奖励行为、快感缺乏症甚至药物管理等概念密切相关。因此,研究药物奖励的人们将开始考虑细胞因子是有道理的。
本文旨在研究来自伏隔核中神经胶质细胞的细胞因子如何影响对吗啡的奖励反应,以及在早期幼年处理大鼠的情况下,这两者如何受到影响。
早期幼年处理是一种有趣的行为。大多数类型的早期生活压力会对成年期的大鼠产生负面影响。但是新生儿(新生)处理是不同的。当你把一群幼鼠从它们的母亲身边带走一小段时间后,母亲会感到不安,当你把它们放回去时,她会非常爱它们。舔舐它们,依偎着它们,哺乳,所有大鼠在看到幼崽时高兴时会做的美好的母性行为。由于处理导致母性照顾增加,这意味着这不是通常的早期生活压力。新生儿处理与成年期药物奖励减少有关。并且由于它与药物奖励减少有关,作者想研究它如何改变神经胶质细胞释放的细胞因子。
新生儿处理产生了一些重大影响,并且当给大鼠吗啡时,差异显现出来。在正常饲养的大鼠中,吗啡导致伏隔核中的细胞因子大量增加,表明神经胶质细胞被大量激活。另一方面,在经过处理的大鼠中,没有主要的细胞因子效应。它们对吗啡没有真正的反应。关于原因的线索出现在细胞因子IL-10(白细胞介素-10)的水平中。
IL-10是一种抗炎细胞因子。它可以减少其他促炎细胞因子的影响。虽然未处理的大鼠显示IL-10以及所有其他细胞因子都出现大幅飙升,但新生儿处理过的动物没有显示出吗啡引起的增加,相反,它们已经具有较高的IL-10水平,并且在吗啡后没有改变。在动物的血液中,结果相似,处理过的大鼠对吗啡的IL-10反应减弱。
所有这些都不错,但我们想知道的是这如何影响行为。这是否会改变吗啡的奖励相关效果?为了研究这一点,科学家们使用了一种称为条件性位置偏好的测试。取一只大鼠。把它放在一个有两个独立腔室的盒子里,大鼠可以区分这两个腔室(也许它们颜色不同或感觉不同或气味不同)。然后,给它吗啡并把它放在盒子的一侧。第二天,给它生理盐水并把它放在另一侧。如果你一直将吗啡与一侧配对,而将生理盐水与另一侧配对,大鼠将能够区分差异,当你最后一天把大鼠放进去时,它会花时间在与它从吗啡中获得的奖励感觉相关的盒子一侧。
但如果你是新生儿处理过的大鼠,那就不会那么多了。那些大鼠不太喜欢吗啡配对的一侧,表现出减弱的条件性位置偏好。这与吗啡的止痛效果或大鼠血液中吗啡的量无关,新生儿处理过的大鼠在这方面是相同的。
发生了什么?为什么新生儿处理过的大鼠中IL-10水平更高?作者寻找DNA甲基化。DNA甲基化是将甲基基团放在基因中DNA的某些区域的过程。在这种情况下,经过处理的大鼠在伏隔核中的DNA甲基化降低,这可能解释了为什么它们有更多的IL-10,如果甲基化通常抑制该基因的转录(尽管它并没有真正建立联系)。
所以现在我们有了细胞因子变化和吗啡奖励之间的联系。幼年处理过的动物的细胞因子发生变化,这与条件性位置偏好中吗啡奖励的减少相关。但这是一种相关性。为了证明细胞因子至少部分地对吗啡奖励的变化负责,你必须证明细胞因子的存在对于你正在观察的某些行为方面是必要或充分的。为了做到这一点,你需要改变细胞因子。
那么你如何改变细胞因子呢?嗯,细胞因子是炎症相关蛋白,所以你要给予抗炎药。我们通常会想到像阿司匹林之类的东西,但在这种情况下,艾 बु地司特,一种抗炎药,已被证明以前可以抑制神经胶质细胞的激活,因此在这种情况下非常理想。艾 बु地司特阻止了通常在吗啡中看到的细胞因子增加,并且还增加了IL-10,这与在处理过的大鼠中看到的效果相似。
这种药物如何影响行为?本研究中的科学家发现,艾 बु地司特并没有阻止大鼠产生对吗啡的条件性位置偏好,但它确实阻止了它们恢复这种偏好。这是当你给大鼠几周的休息时间,让它们忘记它学到的两个腔室时。在没有药物的情况下测试几次,以确保它真的不再关心腔室的侧面。然后给它注射一次吗啡,看看它是否仍然将最初的药物配对侧与这种新的药物注射联系起来。没有艾 बु地司特的正常大鼠会直接走向药物配对侧,但艾 बु地司特阻止了这种情况,表明在这种情况下,抗炎药可以对药物奖励相关行为产生影响。
那么这一切意味着什么?这意味着吗啡不仅通过μ-阿片受体和多巴胺起作用(尽管它也这样做),它还在伏隔核中通过神经胶质细胞发挥作用,并且神经胶质细胞本身通过释放细胞因子在奖励中发挥作用。不仅如此,它还表明神经胶质细胞本身会影响对吗啡的行为反应,并在奖励中发挥自身的作用。如果这些发现成立,它可能会真正改变研究成瘾的科学家对奖励以及控制奖励的看法。我们过去只考虑伏隔核中的神经元、多巴胺和阿片受体。但也许现在是我们更仔细地研究神经胶质细胞的时候了。
Schwarz, JM, Hutchinson, MR, Bildo, SD (2011)。早期生活经历通过小胶质细胞特异性表观遗传编程抗炎细胞因子IL-10的表达,减少成年期药物诱导的吗啡CPP的恢复。《神经科学杂志》,31