与乙醇作用相关的CRF对脑功能的影响

吕鑫，邹丹，张雅婷，廖海清，唐小雨，于桉国

（1.沈阳医学院基础医学院2013级临床医学专业，辽宁 沈阳 110034；2.基础医学院病理生理学教研室；3.2014级临床医学专业）

在中枢神经系统中，神经肽是重要的神经调质，它们作用的发挥受G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptor，GPCR）调节。与经典的神经递质相比，神经肽的释放是频率依赖式的，释放后有很长的半衰期，使神经肽对细胞产生长时间的作用。因此，神经肽的稳态维持对神经活动及由此产生的行为有显著影响。促肾上腺皮质激素释放因子（corticotropin-releasing factor，CRF）是下丘脑合成释放的重要的神经肽之一，CRF表达升高是乙醇依赖戒断后负性情绪的主要机制［1］。本文综述了与乙醇相关的CRF对中枢神经系统的影响，旨在揭示乙醇滥用的神经机制。

1 CRF及其受体

CRF是由41个氨基酸组成的多肽，主要通过调节激素反应、自主反应及行为反应来协调机体对应激源的应激反应。现代分子生物学方法确定了编码CRF的3个旁系同源体——尿皮素1，2，3（urocortin 1，2，and 3，Ucn1，Ucn2，Ucn3）的基因序列。Ucn2和Ucn3分别被称为顶压素相关肽和顶压素。研究表明：CRF及尿皮素参与多种神经生物功能的调节，包括调节进食、焦虑、抑郁、下丘脑-垂体-肾上腺（hypothalamic-pituitaryadrenal，HPA）轴及乙醇的消耗等［2］。CRF和尿皮素通过G-蛋白偶联的CRF受体1（CRF receptor 1，CRFR1）及 CRF 受 体 2（CRF receptor 2，CRFR2）发挥作用。CRF均可结合两种受体，但与CRFR1有更大的亲和力。Ucn1与CRFR1和CRFR2有相同的亲和力，Ucn2和Ucn3是CRFR2的激动剂［3］。CRFR1及CRFR2是与腺苷酸环化酶（AC）、三磷酸肌醇（IP3）、蛋白激酶C（PKC）等第二信使激活密切相关的GPCR［4］。

研究表明：大脑皮质及垂体CRFR1调节许多CRF系统的功能性应激样作用［5］。CRF和尿皮素多肽在全脑有广泛的分布，特别在下丘脑室旁核细胞体内浓度较高［6］。CRF和尿皮素多肽通过下丘脑及下丘脑外侧通路完成对行为及神经内分泌功能的调节［7］。

2 乙醇与CRF及其受体拮抗剂

乙醇具有脂溶性和亲神经性，可迅速通过血脑屏障和神经细胞膜，引起下丘脑CRF的释放，启动HPA轴的激活［8］。在中枢神经系统，低浓度的CRF可影响神经元的性能，CRF可加强N-甲基-D-天冬氨酸（N-methyl-D-aspartate，NMDA）受体介导的突触传递［9］。乙醇也调节参与行为应激反应的其它神经内分泌CRF系统，特别在杏仁核，CRFR1介导乙醇对杏仁核的影响［10］。对乙醇戒断过程的研究发现：CRF受体（CRF receptor，CRFR）拮抗剂在中央杏仁核给药可反转乙醇产生的焦虑样效应［11］。对乙醇戒断3～5周的大鼠进行研究表明：有乙醇依赖史的大鼠用轻微束缚应激即可诱发焦虑样反应。这种应激引起的焦虑样反应可被CRFR1竞争性拮抗剂反转。在戒断过程中，增加的乙醇自身给药也可被CRFR1竞争性拮抗剂阻断［12］。CRFR1拮抗剂（MTIP）可剂量依赖地反转乙醇戒断引起的焦虑效应并阻断有乙醇依赖史的Wistar大鼠过多的乙醇自身给药［13］。CRF有助于乙醇依赖动物的乙醇消耗。对乙醇依赖的动物来说，增加的乙醇自身给药可随CRFR1拮抗剂的使用［14］及CRFR1的清除［15］而降低。

研究表明：慢性CRFR1拮抗剂疗法可阻断乙醇戒断引起的有乙醇依赖史大鼠对乙醇消耗量的增加［16］。消极情绪可通过负强化机制促进与依赖相关的强迫性乙醇摄入［17］。CRFR拮抗剂可避免乙醇依赖的动物过多地摄入乙醇，而在非乙醇依赖的动物中不影响乙醇的摄入。此外，CRFR拮抗剂可减弱与乙醇戒断相关的消极情绪反应。CRFR拮抗剂的这种保护作用由CRFR1调节［18］。

3 CRF与中脑腹侧被盖区

中脑腹侧被盖区接受包括边缘前脑、下丘脑室旁核在内的大量CRF输入，形成对称性或非对称性的突触，大多数在树突与γ-氨基丁酸（γaminobutyric acid，GABA）或谷氨酸协同释放［19］。中脑腹侧被盖区多巴胺神经元表达CRFR1与CRFR2两种受体，大约25%的中脑腹侧被盖区多巴胺神经元表达CRF结合蛋白（CRF binding protein，CRF-BP）［20］。CRF 通过与CRFR1、CRFR2和CRF-BP相互作用调节多巴胺神经元的活动。乙醇的过度饮用可加强中脑腹侧被盖区CRFR1的活性，并增强此处CRFR1到NMDA受体（NMDA receptor，NMDAR）的信号传递［21］。CRF通过CRFR1及一种PKC-依赖的Ih电流（一种超级化激活的内向电流）的增高而增加中脑腹侧被盖区多巴胺神经元动作电位的放电［22］。随着D2-多巴胺及GABA-B受体的激活，CRF可增强抑制性突触后电流（inhibitory postsynaptic currents，IPSCs）并减慢其动力学，这种突触后作用依赖CRFR1。在体情况下，这种通过CRF引起的增强效应可由于反复暴露于中枢兴奋剂及束缚应激而衰减［23］。

CRF能引起一种缓慢进展的、短暂的NMDAR调节的突触传递增强。这种作用涉及到CRFR2及PKC通路的激活及CRF-BP的存在。然而，CRF的作用仅限于表达强Ih电流的多巴胺神经元［24］。除了快速兴奋性谷氨酸调节的突触传递外，多巴胺神经元也表达代谢性谷氨酸受体（metabotropic glutamate receptors，mGluRs），它调节更慢的抑制性突触传递。通过CRFR2-PKA通路，CRF可增加mGluRs的表达，进而刺激细胞内贮存钙的释放［25］。CRF调节中脑腹侧被盖区突触活动是非常复杂的，CRF在多巴胺神经元上有兴奋和抑制的不同作用。总之，CRF在多巴胺神经元的兴奋作用可影响一些快速生理功能（例如动作电位的放电率），其抑制作用涉及突触传递的缓慢形式。CRF对神经元短时程可塑性的作用可能与持续时间更长的可塑性调节有关。在中脑腹侧被盖区多巴胺神经元，NMDAR激活对长时程增强的诱发是必需的，兴奋性突触强度的提高是乙醇成瘾的重要细胞机制［26］。

4 CRF与中央杏仁核

中央杏仁核包含CRF受体及丰富的CRF纤维［27］，在中央杏仁核神经元，CRF一般与GABA同时存在［28］。在大鼠［29］及小鼠［30］中央杏仁核神经元，急性乙醇中毒可通过增加GABA释放诱发GABA-A受体介导的IPSCs。在小鼠中央杏仁核，CRFR1通过PKCε信号通路介导乙醇引起的IPSCs的增强［31］。在小鼠中央杏仁核神经元，与乙醇作用相关的CRF可增强IPSCs，CRFR1（并非CRFR2）拮抗剂可阻断CRF及乙醇的作用。此外，在CRFR2敲除小鼠（非CRFR1敲除小鼠），与乙醇作用相关的CRF可增强IPSCs［32］。在大鼠中央杏仁核内，与乙醇作用相关的CRF可增加GABA能神经传递功能。在小鼠中央杏仁核的GABA能神经突触，CRF及乙醇的作用与突触前CRFR1激活有关。在中央杏仁核，CRF及GABA能系统的相互作用在乙醇奖赏与依赖中起重要作用［16］。这表明：在啮齿类动物中央杏仁核，乙醇对GABA释放的突触前作用与CRFR1及CRF自身释放有关。GABA和CRF可同时存在于中央杏仁核神经元，乙醇引起的GABA释放可能与同一细胞体或其他GABA能中间神经元侧枝上与自身受体相关的终末突触的CRF释放有关。这一结果增加了乙醇在对GABA能神经元末梢作用过程中有第二信使参与的可能性。慢性乙醇暴露使中央杏仁核中CRF系统出现功能性适应［33］。研究表明：与未经乙醇给药的对照组相比，有乙醇依赖史大鼠在其中央杏仁核处，CRF的最高（200 nmol/L）及次高（100 nmol/L）浓度均可明显增强对IPSCs的诱发。在机体对乙醇依赖发展过程中，在中央杏仁核中的GABA能神经传递上，乙醇与CRF存在重要的相互作用［16］。

CRF-相关肽作为应激反应的激素和神经调质在情感障碍中起重要作用。研究表明：兴奋性谷氨酸能突触传递可被中央杏仁核及侧间隔中间外侧核内两种内源性CRF相关肽配体［CRF大鼠/人（CRF rat/human，CRF r/h）及 Ucn 1］调节［34］。在中央杏仁核中，CRF（r/h）通过CRFR1-介导的突触后作用抑制兴奋性谷氨酸能传递，然而Ucn 1通过突触前和突触后CRFR2-介导机制促进突触应答。相反，在侧间隔中间外侧核中，CRF通过突触后机制引起CRFR1-介导的谷氨酸能突触传递的易化。然而，Ucn 1通过突触前及突触后CRFR2-介导作用抑制EPSCs。CRF及其相关肽通过对CRFR1、CRFR2突触受体的不同作用促进或抑制中央杏仁核及侧间隔中间外侧核的兴奋性突触传递［35］。CRF调节中央杏仁核谷氨酸能突触的作用贯穿于乙醇依赖发展的全过程［36］。在乙醇引起的情感障碍中，CRF受体可能成为临床治疗的新靶点。

5 CRF与终纹床核

终纹床核与焦虑有关，有丰富的CRF和CRFRs的表达［37］。终纹床核参与调节HPA轴的活化及奖赏环路，接受来自中央杏仁核的GABA能神经纤维输入［38］。在终纹床核，CRF的调节作用对终纹床核的兴奋输出至关重要。慢性乙醇暴露的啮齿类动物的戒断及其他促进焦虑反应的刺激，均可引起终纹床核细胞外CRF的水平增加［39］。终纹床核内CRF与GABA能神经传递的相互作用在调节乙醇引起的焦虑中起重要作用［40］。终纹床核存在快速而强大的由多巴胺引起的兴奋性突触传递的增强，这种功能依赖性的突触传递增强需要CRFR1的参与，多巴胺通过局部神经网络机制引起CRF释放。终纹床核内细胞外多巴胺水平的升高可能是乙醇滥用的结果，在此区域内谷氨酸能突触传递的CRFR1依赖性增强可能是乙醇滥用的关键［41］。

Francesconi等［42］在终纹床核前部的近囊核研究了对乙醇拖延戒断的影响。终纹床核前部的近囊核接受来自基底外侧杏仁核与岛叶皮层的谷氨酸能神经投射以及来自中脑的多巴胺神经纤维输入，终纹床核前部的近囊核发出GABA能投射纤维到杏仁核的中间部和其他脑区。对终纹床核高频电刺激（high-frequency stimulation，HFS）发生反应的终纹床核前部的近囊核神经元，其固有兴奋性的长时程增强（long-term potentiation of the intrinsic excitability，LTP-IE）在稽延性乙醇戒断中受损。服用选择性CRFR1拮抗剂（R121919），可使有乙醇依赖史的动物终纹床核前部的近囊核LTP-IE正常化。此外，反复服用CRF可产生终纹床核前部的近囊核LTP-IE降低。多巴胺能神经传递对终纹床核前部的近囊核神经元的LTP-IE的诱发是必须的，此过程有多巴胺D1受体参与。因此，在乙醇依赖稽延性戒断过程中，中枢应激系统的激活及多巴胺能神经传递的改变可能有助于终纹床核前部的近囊核内LTP-IE的破坏。终纹床核前部的近囊核固有的神经元可塑性损伤可能导致不恰当的神经元的整合进而降低中央杏仁核抑制，促进乙醇依赖后个体稽延性戒断中消极情感状态的出现。

6 展望

神经肽的调节作用已成为乙醇研究领域焦点，CRF参与应激-乙醇相互作用。急、慢性乙醇暴露改变脑内多种神经肽的释放及调节作用。乙醇作用引起的神经性适应可能反映机体的自我平衡或代偿机制。神经肽成为研究乙醇作用机制的指标，开辟了治疗乙醇滥用的新思路。迄今为止，科研人员仅对脑内少数神经肽的乙醇相关性作用进行了研究，全面阐明神经肽如何参与乙醇的中枢作用成为亟待解决的问题。

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