《Biological Psychiatry》：Perineuronal Net and Inhibitory Synapse Remodeling on Striatal Fast-spiking Interneurons by Chronic Alcohol Exposure
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该研究针对酒精使用障碍中顽固性饮酒行为的神经环路机制不清这一难题，聚焦背外侧纹状体快棘中间神经元，探索了慢性间歇性乙醇暴露对其抑制性突触输入及周围神经元网络的调控作用。研究发现，慢性乙醇暴露能降解PNNs，从而减少快棘中间神经元上的GABA能突触密度，导致抑制性输入降低；而模拟这一神经活动的变化则会增加小鼠的主动饮酒行为。这揭示了PNN介导的突触重塑在酒精依赖行为中的新机制，为干预提供了潜在靶点。
酒精使用障碍是一种严重的公共卫生问题，其特征之一是患者明知饮酒会带来负面后果，却仍无法控制地持续饮酒，这种行为被称为顽固性或僵化性饮酒。那么，酒精是如何“劫持”大脑，让饮酒行为变得如此难以改变的呢？科学家们将目光投向了大脑深处一个与习惯行为形成密切相关的脑区——背外侧纹状体。以往的研究表明，这个脑区的活动与从目标导向行为向僵化、习惯性行为的转变有关，而酒精暴露恰恰会增强背外侧纹状体的活动，并促进这种转变。背外侧纹状体中有一群特殊的神经元，称为表达小白蛋白的快棘中间神经元。它们虽然只占纹状体神经元的约1%，却在调控纹状体输出、形成习惯行为（包括对酒精的顽固性消费）中扮演着至关重要的“指挥官”角色。然而，我们对于长期、慢性酒精暴露究竟如何改变这些关键神经元的生理功能，尤其是它们的突触连接，仍然知之甚少。解答这个问题，对于理解酒精成瘾的神经基础至关重要。
为了解决这一问题，来自美国马里兰大学医学院的研究团队在《Biological Psychiatry》上发表了一项研究。他们通过一系列精巧的实验，揭示了慢性酒精暴露如何通过重塑一种名为“周围神经元网络”的细胞外基质结构，来特异性减少快棘中间神经元接收的抑制性信号，最终促进行为向酒精寻求的倾斜。
研究人员开展这项研究主要运用了以下几种关键技术方法：他们使用成年雄性和雌性小鼠，建立了慢性间歇性乙醇暴露模型来模拟人类的长期饮酒模式。通过脑片全细胞膜片钳电生理记录技术，精准测量了快棘中间神经元的内在电生理特性以及从特定脑区（如苍白球和丘脑网状核）传入的抑制性、兴奋性突触传递。利用光遗传学技术，结合在特定脑区注射表达光敏感通道蛋白的病毒，实现了对特定神经通路投射的精确激活与功能检测。通过病毒介导的基因工具，如表达破伤风轻链毒素的病毒来沉默特定通路，以及表达绿色荧光蛋白标记的gephyrin胞内抗体来可视化抑制性突触，结合免疫荧光染色和共聚焦显微镜成像，对突触密度和周围神经元网络进行了定量分析。此外，研究还采用了酶解法降解周围神经元网络，并设置了饮酒行为学范式来评估神经调控对自愿饮酒行为的影响。统计分析均使用GraphPad Prism软件完成。
研究发现：慢性间歇性乙醇暴露特异性降低背外侧纹状体快棘中间神经元的抑制性突触传递
研究人员首先记录了慢性间歇性乙醇暴露后小鼠背外侧纹状体快棘中间神经元的电活动。他们发现，乙醇暴露略微超极化神经元的静息膜电位，但并未显著改变其输入阻抗、动作电位阈值或最大放电频率等内在兴奋性。然而，电刺激诱发的抑制性突触后电流幅度却显著降低，而兴奋性突触传递未受影响。进一步记录自发性抑制性突触后电流发现，其事件频率降低，但事件幅度不变，提示这种抑制作用的减弱可能源于突触前 GABA (γ-氨基丁酸) 释放的减少，而非突触后受体的沉默。
乙醇暴露减少来自苍白球和丘脑网状核的抑制性输入
快棘中间神经元接收的主要外源性GABA能输入来自苍白球和丘脑网状核。为了探究慢性乙醇暴露具体影响了哪条通路，研究团队利用光遗传学技术分别激活这两个脑区到背外侧纹状体的投射。结果显示，乙醇暴露显著降低了来自苍白球和丘脑网状核的光诱发抑制性电流幅度，且同样减少了异步释放事件的频率，但不影响成对脉冲比（一种反映突触前释放概率的指标），这与全细胞记录的结果一致。这表明，慢性乙醇暴露广泛削弱了快棘中间神经元接收的多种来源的抑制性控制。
模拟抑制性输入降低会增加自愿饮酒行为
那么，这种抑制性输入的减弱行为上意味着什么？为了验证其因果关系，研究人员使用病毒工具特异性沉默了从苍白球和丘脑网状核到背外侧纹状体的抑制性投射，模拟了慢性乙醇暴露后的神经状态。行为学实验发现，这种处理并不影响小鼠对蔗糖的消费，但却显著增加了其对乙醇的自愿摄入量。这直接证明，降低对背外侧纹状体快棘中间神经元的抑制性控制，足以驱动饮酒行为的增加。
乙醇暴露导致快棘中间神经元体细胞和近端树突GABA能突触的丧失
为了探明抑制性传递减弱的细胞结构基础，研究团队可视化并量化了快棘中间神经元上的GABA能突触。他们发现，慢性乙醇暴露显著减少了快棘中间神经元上囊泡GABA转运蛋白（突触前标记物）与gephyrin（突触后支架蛋白）共定位的斑点数量，即功能性GABA能突触的数量。这种突触丢失在神经元的胞体和近端树突区域尤为明显。有趣的是，通过光解笼锁GABA直接激活突触后GABAA受体的实验表明，剩余突触的突触后反应并未减弱，进一步证实问题是突触前成分的丢失。
乙醇暴露降解快棘中间神经元周围的周围神经元网络
鉴于突触丢失集中在胞体和近端树突，而该区域正是“周围神经元网络”富集的地方。周围神经元网络是细胞外基质的特殊结构，像网一样包裹在某些神经元（尤其是快棘中间神经元）周围，对稳定突触连接至关重要。研究人员发现，慢性乙醇暴露显著减少了被周围神经元网络包裹的快棘中间神经元的比例，并降低了纹状体中周围神经元网络关键蛋白（如聚集蛋白聚糖和连接蛋白HAPLN1）的表达水平。三维成像分析进一步显示，乙醇暴露减少了围绕快棘中间神经元胞体的周围神经元网络体积，以及沿其树突分支延伸的网络长度。
周围神经元网络的存在增强抑制性传递，其酶解模拟乙醇暴露效应
那么，周围神经元网络是否直接调控抑制性传递？研究人员比较了周围神经元网络阳性和阴性快棘中间神经元的电生理特性，发现周围神经元网络阳性神经元具有更强的电诱发和自发性抑制性电流。更重要的是，当使用软骨素酶ABC酶解降解周围神经元网络后，快棘中间神经元上的抑制性突触传递被削弱，自发性抑制性事件频率降低，并且近端树突上的GABA能突触点数量减少。这些变化与慢性乙醇暴露的效果高度相似，且同样不伴有突触后受体功能的改变。
结论与讨论
综上所述，这项研究揭示了一个由慢性酒精暴露引发的、导致顽固性饮酒行为的神经环路重塑新机制：长期乙醇暴露会降解背外侧纹状体快棘中间神经元周围的PNNs，这种细胞外基质的破坏继而导致神经元胞体和近端树突上GABA能抑制性突触的丢失，从而减弱了对这些关键中间神经元的抑制性控制。当研究人员通过遗传学手段模拟这种抑制控制的减弱时，直接观察到了小鼠自愿饮酒量的增加。这一系列证据有力地表明，慢性酒精通过重塑PNNs和抑制性突触，改变了背外侧纹状体环路的微环境与功能，为顽固性饮酒行为的形成提供了神经基础。
该研究的发现将PNNs这一与神经发育可塑性和记忆巩固相关的结构，与物质使用障碍的病理机制联系起来。研究人员在讨论中指出，酒精可能通过影响诸如基质金属蛋白酶-9等能够降解PNNs的酶类来发挥作用，这为未来的药物干预提供了潜在的分子靶点。尽管研究存在一些局限性（如破伤风毒素沉默可能影响其他细胞类型，WFA染色可能无法完全反映所有PNN成分等），但其核心结论——即慢性酒精暴露通过PNN介导的突触重塑来削弱对背外侧纹状体快棘中间神经元的抑制，从而促进行为向酒精寻求的转变——为理解酒精使用障碍中习惯性和强迫性行为的形成开辟了新的视角。未来，针对PNN重塑过程的干预策略，或许有望成为治疗酒精使用障碍的新途径。
