酒精成瘾中CREB相关基因蛋白的生物学进展*

杨琪 陶睿

负性情绪理论提到焦虑、抑郁等负性情绪被认为是酒精依赖重要的动因，多数人饮酒常常是因为借酒消愁;饮酒可以缓解紧张，减轻现实困难和内心矛盾引起的焦虑，所以说负性情绪可能会导致复饮。犒赏理论认为多巴胺释放到中脑边缘系统通路中会产生鼓励性学习的作用，提高该脑区的多巴胺水平可以刺激饮酒。多巴胺能的腹侧被盖区投射到伏隔核(NAc)在酒精的犒赏效应中起着重要的作用。研究发现CREB的基因转录因子在调节酒精成瘾的欣快和焦虑路径中有重要作用。本文主要综述了活体中CREB相关蛋白的改变对酒精成瘾的影响。

1 CREB的磷酸化(Phosphorylation of CREB，p-CREB)

CREB是表观分子量为43000的一种蛋白，属于β亮氨酸的转录因子。CREB结合蛋白是成瘾的重要相关因素［1，2］。研究显示在21基因内区的 rs3025684多态链可能是成瘾发展的风险因子［3］。CREB的磷酸化可能作为一个时间相关以及在特殊脑区和细胞中基因表达的调控者，调节着突触功能的长期改变［1，4］。在CCP实验(CCP实验是用于评价药物精神依赖性的经典实验模型)中发现甲基苯丙胺可以显著的诱导行为改变，而这可能与纹状体和海马中p-CREB的表达减少有关。被甲基苯丙胺处理过的大鼠，相比较正常对照组其纹状体和海马CA1区域的p-CREB细胞数是显著增加的，机制可能是甲基苯丙胺对多巴胺神经元的毒副作用，抑制多巴胺神经元的再摄取，导致细胞内多巴胺高度集聚，表达水平的改变和脑区蛋白功能的改变涉及到信号传输和基因的转录，这与神经适应性改变有关［5］。CREB和p-CREB蛋白水平在慢性饮酒期和戒断期是改变的。大鼠即兴的酒精摄入导致NAc表面CREB磷酸化减少，在酒精撤出后p-CREB水平在24～72 h后明显减少。但是在7 d后控制水平恢复正常，这提示NAc涉及到饮酒的调控［6］。急性饮酒会增加p-CREB的水平从而产生抗焦虑的效果，这可能与喜好酒精大鼠的焦虑行为以及过量饮酒有关;在喜好酒精的大鼠中，通过往杏仁核中心区域(Central nucleus of amygdala，CeA)中注入蛋白激酶的激动剂(Sp-cAMP)增加了p-CREB水平以及减少焦虑行为和酒精的消耗，这显示p-CREB在焦虑表现和饮酒行为中有重要作用;健康成年大鼠在乙醇慢性暴露下，24 h后酒精戒断会有焦虑表现，这可能与CeA和普通杏仁核(medial nucleus of amygdala，MeA)中 p-CREB水平减少有关，这显示CeA中p-CREB不足与酒精依赖的发展有关［7］。在慢性饮酒处理大鼠的肝脏中CREB细胞核转移和磷酸化存在异常。慢性饮酒的大鼠肝活体中CREB等磷酸化亦是增加［8］。活体中p-CREB的功能缺陷可能与酒精依赖的发展有关，所以未来的研究方向可能在于更正p-CREB缺损从而减少酒精的摄入以及预防酒精成瘾。

2 蛋白激酶(Protein kinase A，PKA)

PKA是一种cAMP激活四聚体蛋白激酶，它包含两个催化因子和两个调节因子。乙醇调节激活腺嘌呤环化酶并且增加细胞内cAMP促使PKA调节和催化因子分离。Chen JX等［9］认为PKA和促分裂原活化蛋白激酶(MAPK)参与CREB的磷酸化。MAPK家族的蛋白激酶，包括细胞外信号调节激酶1/2(Erk1/2)和p38 MAPK，可能涉及突触可塑性的基因转录激活调节。ERK1/2和p38 MAPK通过磷酸化CREB中丝氨酸-133的磷酸化来激活CREB。Pandey SC等［10］发现经过24 h酒精处理的肝细胞中p38 MAPK的磷酸化显著增加，而ERK1/2磷酸化没有增加，CREB的磷酸化的增加与p38 MAPK的磷酸化有关，这显示在肝细胞中p38 MAPK参与CREB磷酸化的调节。在CREB的磷酸化过程中注入p38 MAPK拮抗剂明显阻碍了酒精诱导CREB磷酸化的过程，这个过程不能被ERK 1/2的拮抗剂所阻断。在健康大鼠中急性饮酒可以增加p-Erk1/2的水平，慢性饮酒在CeA和MeA中Erk1/2的磷酸化趋于正常，慢性饮酒戒断后可导致Erk1/2磷酸化减少，这说明Erk1/2的激活和酒精暴露方式有关。这些研究显示酒精中Erk1/2和CREB有关系，提示Erk1/2参与CREB的调节，而具体机制尚不明确。所以蛋白激酶可能参与酒精成瘾的调节。

3 脑源性神经营养因子(Brain-derived neurotrophic factor，BDNF)

BDNF是脑内合成的一种蛋白质，由位于染色体11上面的BDNF基因所编码。BDNF可以被神经元激活所诱导，其在神经突触的生长，突触的可塑性以及树突形态学的调节中有重要作用，并且BDNF与物质成瘾密切相关。研究发现慢性酒精暴露中BDNF是显著减少的，酒精戒断时是增加的，并认为酒精导致细胞损害可能与BDNF有关。调查者发现在急性饮酒和自行饮酒后大鼠背侧纹状体BDNF表达增加了，而且还发现BDNF水平减少导致酒精消耗增加，而在啮齿类动物中BDNF增加能减弱酒精的消耗。这些结果显示BDNF信号路径涉及到酒精成瘾调节的内在平衡过程［11］，并且与酒精依赖患者执行功能的减退有关［12］。

研究认为NMDA受体(NMDAR)参与BDNF的调节，通常NMDAR增加会导致BDNF的利用度增加，这可能与其对抗神经毒性有关。BDNF通过结合高亲和度相关原肌球蛋白激酶B(TrkB，BDNF的一种受体)受体促进BDNF触发细胞信号的释放，酒精通过抑制TrkB减弱 BDNF对神经的保护作用［10］，从而参与CREB的调节。Arc是一种即早基因，受BDNF-CREB相依赖的信号所调节，因为与突触可塑性及神经病学功能有重要的联系，他在学习和记忆中扮演重要角色，可能涉及到遗忘的恢复［10］。Arc mRNA位于NMDAR激活的突触位点。在大鼠中通过NMDA-R和TrKB等受体系统刺激神经元导致Arc mRNA和蛋白的表达增加，而且NMDA-R受体的激活增加会增加树突中Arc mRNA的转录和翻译，从而参与BDNF的调节［10］。

4 神经肽Y(Neuropeptide Y，NPY)

NPY是一个高度保守的36个氨基酸的神经递质，涉及广泛的生物学和行为学功能的调节，NPY是CREB的靶基因，NPY和CREB相互调节，并且 CREB的激活能够增加NPY-Y1受体的表达。NPY可能通过情绪的调节从而参与酒精成瘾的调控［7，13，14］。研究发现神经肽Y在CeA中存在抗焦虑的作用从而能够减少酒精的摄入［15］。在酒精成瘾的大鼠的CeA中注入带有NPY的菌体可减少酒精摄入所引起的焦虑［16］，所以NPY在活体的调控机制有待进一步研究。

NPY系统显示与焦虑行为和饮酒行为有关。研究发现大鼠在神经肽Y相关基因被剔除后焦虑行为和酒精消耗显著增加，而另一种基因改造的大鼠(使NPY过度表达)会使酒精消耗总量减少。脑室内的NPY调节可以诱导出焦虑效果，这些证据显示焦虑行为和饮酒与NPY信号有关［17］。剔除NPY基因的大鼠会产生高焦虑和高饮酒行为。而且喜好饮酒的大鼠CeA中NPY存在缺陷。在CeA中注入NPY会增加酒精依赖的大鼠的饮酒量。在CeA中NPY能减少酒精依赖增加的焦虑情绪。许多研究显示增加NPY的表达会减少饮酒和焦虑行为。并且NPY可能通过多种途径参与物质成瘾的形成［18］。因此NPY在治疗焦虑和酒成瘾中存在重要的药理学机制，研究发现地西泮能明显降低焦虑模型大鼠血浆神经肽Y水平［19］，所以说纠正体内神经肽Y的异常被认为是治疗酒精依赖的潜在方法

5 小结与展望

酒精滥用可导致突触可塑性和相关神经元功能的异常［20］。综上所述，长期的酒精和药物滥用导致在细胞水平的信号系统、基因转录、蛋白表达的失常从而导致神经适应性的改变。CREB蛋白的表达和激活由PKA、MAPK等调节。CREB的磷酸化之后参与CREB结合蛋白和其他转录元件的形成，并且CREB的靶基因明确的表明CREB的磷酸化、BDNF、NPY功能减退可能涉及酒精成瘾发展的分子机制。总之，饮酒导致体内的神经生物学改变，在未来的研究中笔者希望能够更加清晰阐述这些物质之间的相互作用机制，并且可以借鉴国内陈旭等［21］一些较新的生物学领域进行探究。从而为治疗酒精依赖提供理论基础。

［1］李华，王丽，秦星，等.CRE—decoy ODN对大鼠吗啡戒断症状的抑制作用［J］.河北医药，2011，33(18):2732－2734

［2］焦润生，贾淑伟，李文楠，等.吗啡耐受大鼠海马结构M1受体、c-fos和CREB表达改变［J］.哈尔滨医科大学学报，2012，46(3):212－221

［3］Kumar D，Deb I，Chakraborty J，et al.A polymorphism of the CREB binding protein(CREBBP)gene is a risk factor for addiction［J］.Brain Res，2011，11(1046):59－64

［4］何萍，陈家欢，黄晓亮，等.慢性吗啡处理对大鼠交感神经节pCREB和CREB mRNA表达的影响［J］.中国药理学通报，2013，29(2):238－241

［5］Liu W，Peng QX，Lin XL，et al.Effect of rhynchophylline on the expression of p-CREB and sc-Fos in triatum and hippocampal CA1 area of methamphetamine-induced conditioned place preference rats［J］.Fitoterapia，2014(92):16－22

［6］Li J，Li YH，Yuan XR.Changes of phosphorylation of cAMP response element binding protein in rat nucleus accumbens after chronic ethanol intake:naloxone reversal［J］.Acta Pharmacol Sin，2003，24(9):930－936

［7］Pandey SC，Roy A，Zhang H.The decreased phosphorylation of cyclic adenosine monophosphate(cAMP)response element binding(CREB)protein in the central amygdala acts as a molecular substrate for anxiety related to ethanol withdrawal in rats［J］.Alcohol Clin Exp Res，2003，27(3):396－ 409

［8］Arror AR，Jackson DE，Shukla SD.Dysregulated phosphorylation and nuclear translocation of cyclic AMP response element binding protein(CREB)in rat liver after chronic ethanol binge［J］，Eur J Pharmacol，2012 ，15(679):101－108

［9］Chen JX，Wu YJ.CREB is required for cAMP/PKA signals upregulating neuropathy target esterase expression［J］.DNA Cell Biol，2013，32(4):199－205

［10］Pandey SC，Zhang H，Ugale R，et al.Effector Immediate－Early Gene Arc in the Amygdala Plays a Critical Role in Alcoholism［J］.J Neurosci，2008，28(10):2589－2600

［11］Jung KI，Ju A，Lee HM，et al.Chronic ethanol ingestion，type 2 diabetes mellitus，and brain-derived neurotrophic factor(BDNF)in rats［J］.Neurosci Lett，2011，487(2):149－152

［12］Benzerouk F，Gierski F，Gorwood P，et al.Brain-derived neurotrophic factor(BDNF)Val66Met polymorphism and its implication in executive functions in adult offspring of alcohol-dependent probands［J］.Alcohol，2013 ，47(4):271－274

［13］Gautam A，Wadhwa R，Thakur MK.Involvement of hippocampal Arc in amnesia and its recovery by alcoholic extract of Ashwagandha leaves［J］.Neurobiol Learn Mem，2013(106):177－184

［14］Gilpin NW，Henderson AN，Badia-Elder NE，et al.Effects of neuropeptide Y and ethanol on arousal and anxiety-like behavior in alcohol-preferring rats［J］.Alcohol，2011，45(2):137－145

［15］Gilpin NW.Corticotropin-releasing factor(CRF)and neuropeptide Y(NPY):Effects on inhibitory transmission in central amygdala，and anxiety-＆ alcohol-related behaviors［J］.Alcohol，2012，46(4):329－337

［16］Henderson AN，Czachowski CL.Neuropeptide Y(NPY)in the central nucleus of the amygdala(CeA)does not affectethanol-reinforced responding in binge-drinking，nondependent rats［J］.Pharmacol Biochem Behav，2012，101(1):8－13

［17］Taksande BG，Kotagale NR，Gawande DY，et al.Neuropeptide Y in the central nucleus of amygdala regulates the anxiolytic effect of agmatine in rats［J］.Eur Neuropsychopharmacol，2014，24(6):955－963

［18］梁文妹，李一欣，黄智，等.海洛因依赖对大鼠中脑腹侧被盖区、伏隔核神经元P物质和神经肽Y表达的影响［J］.解放学报，2012，43(2):150－154

［19］王金宝，刘纪猛，朱秀娥，等.地西泮对焦虑大鼠血浆神经肽Y的影响［J］.中国现代医学杂志，2009，19(11):1633－1636

［20］Pereira PA，Neves J，Vilela M，et al.Chronic alcohol consumption leads to neurochemical changes in the nucleus accumbens that are not fully reversed by withdrawal［J］.Neurotoxicol and Teratol，2014(44):53－ 61

［21］陈旭，唐吉友，唐茂芹.Orexin与酒精依赖相关性的研究新进展［J］.精神医学杂志，2014，24(5):388－391