在基底外侧杏仁核中选择性上调脂肪酸结合蛋白5(FABP5)可以抑制应激诱导的小鼠可卡因寻求行为的复发

《Neuroscience Letters》:Selective upregulation of fatty acid-binding protein 5 within the basolateral amygdala blunts stress-induced reinstatement of cocaine-seeking behavior in mice

【字体: 时间:2026年02月23日 来源:Neuroscience Letters 2

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  FABP5过表达抑制蓝斑基底杏仁核(BLA)中压力诱导的可卡因寻求行为复现,可能通过增强AEA代谢及调节GABA/谷氨酸能信号。

  
Nicole Roeder|Aidan Powell|John Hamilton|Brittany Richardson|Abhisheak Sharma|Alireza Sharafshah|Ken Blum|Albert Pinhasov|Panayotis K. Thanos
行为神经药理学与成瘾神经影像学实验室(BNNLA),临床成瘾研究所,药理学与毒理学系,雅各布斯医学院和生物医学科学学院,纽约州布法罗大学,美国布法罗市

摘要

内源性大麻素Anandamide(AEA)被认为在基底外侧杏仁核(BLA)中起抑制作用,可减弱下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的激活,并减少与压力相关的恐惧和焦虑行为。压力引起的AEA信号传导减少与杏仁核过度兴奋有关,这可能导致可卡因寻求行为的重新出现。脂肪酸结合蛋白5(FABP5)是AEA的主要细胞内转运蛋白,可促进其通过脂肪酸酰胺水解酶(FAAH)的降解。体内研究表明,FABP5能够增强AEA的摄取和水解。鉴于AEA信号传导在调节杏仁核对压力的反应中的作用,FABP5表达的变化可能会影响动物在压力刺激下的药物寻求行为。在本研究中,我们探讨了病毒载体诱导的FABP5在BLA中过表达对行为的影响。雄性C57BL/6N小鼠接受双侧颅内注射,分别注射AAV5-GFP对照病毒或AAV5-FABP5构建体。转染后,使用条件位置偏好(CPP)范式评估小鼠的可卡因寻求行为,并检测压力诱导的可卡因CPP行为是否重新出现。令人惊讶的是,BLA中FABP5的上调减少了压力诱导的可卡因寻求行为。这些发现与之前关于FAAH在BLA中过表达的研究结果一致,表明FABP5在调节压力反应中可能具有复杂的作用,可能是通过调节GABA能和谷氨酸能神经传递实现的。

引言

脂肪酸结合蛋白5(FABP5)参与内源性大麻素(eCB)和N-酰乙醇胺(NAE)向其分解酶(如脂肪酸酰胺水解酶FAAH)的细胞内转运 [Kaczocha等人,2008]。FABP5是主要转运eCBs(如anandamide(AEA)和2-花生四烯酸甘油酯(2-AG)的蛋白质,这两种物质可激活大麻素1型(CB1)和2型(CB2)受体,并在eCB信号传导和代谢中起重要作用 [Kaczocha等人,2008]。CB1受体主要参与多种生理过程的调节,包括认知功能、运动活动、疼痛和神经保护 [18, 47, 55],而CB2受体主要参与炎症和免疫反应的调节 [3]。因此,CB1受体与行为反应更为相关。2-AG和AEA都作为逆向信使激活突触前CB1受体,从而减少神经递质的释放并调节短时和长时突触可塑性 [118, 121]。eCB信号传导通过抑制下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的兴奋性传递来调节压力和焦虑行为 [16, 34, 78, 103, 104]。
FABP5转运的NAEs包括棕榈酰乙醇胺和油酰乙醇胺,它们可激活过氧化物酶体增殖激活受体(PPARs)[Kaczocha等人,2008]。由于FABP5在转运NAEs(包括棕榈酰乙醇胺和油酰乙醇胺)中的作用,它也参与了PPARs的激活。缺乏FABP5会导致NAEs的分解受阻,从而导致这些PPAR配体的积累 [Kaczocha等人,2008, 53]。PPAR信号传导参与压力和焦虑行为的调节 [19],并在压力后在大脑皮层中上调 [30]。PPAR激动剂似乎可以通过抗炎机制调节杏仁核中的基因表达 [26]。进一步的研究有助于阐明FABP5如何通过调节BLA中的内源性大麻素信号传导来影响压力反应和奖励相关行为。

引言

脂肪酸结合蛋白5(FABP5)参与内源性大麻素(eCBs)和N-酰乙醇胺(NAEs)向其分解酶(如脂肪酸酰胺水解酶FAAH)的细胞内转运 [Kaczocha等人,2008]。FABP5是eCBs的主要转运蛋白,尤其是anandamide(AEA)和2-花生四烯酸甘油酯(2-AG),它们可激活大麻素1型(CB1)和2型(CB2)受体,在eCB信号传导和代谢中起重要作用 [Kaczocha等人,2008]。CB1受体主要参与多种生理过程的调节,包括认知功能、运动活动、疼痛和神经保护 [18, 47, 55],而CB2受体主要参与炎症和免疫反应的调节 [3]。因此,CB1受体与行为反应更为相关。2-AG和AEA作为逆向信使激活突触前CB1受体,从而减少神经递质的释放并调节短时和长时突触可塑性 [118, 121]。eCB信号传导通过抑制下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴的兴奋性传递来调节压力和焦虑行为 [16, 34, 78, 103, 104]。
FAABP5转运的NAEs还包括棕榈酰乙醇胺和油酰乙醇胺,它们可激活过氧化物酶体增殖激活受体(PPARs)[Kaczocha等人,2008]。缺乏FABP5会导致NAEs的分解受阻,从而积累这些PPAR配体 [Kaczocha等人,2008, 53]。PPAR信号传导参与压力和焦虑行为的调节 [19],并在压力后在大脑皮层中上调 [30]。PPAR激动剂似乎可以通过抗炎机制调节杏仁核中的基因表达 [26]。FABP5的抑制或删除会导致大脑中eCBs和NAEs的积累,从而增加CB1和PPAR的活性 [52]。研究表明,FABP5的过表达会增加AEA在细胞内的摄取及其随后的FAAH水解 [Kaczocha等人,2008]。因此,预计CB1和PPAR信号传导会减弱。PPAR和CB1信号通路已被证明会影响压力反应,使得FABP5成为抑制压力诱导的复发和可卡因寻求行为的潜在靶点 [Thanos等人,2010]。其他FABP亚型也通过相关机制影响药物寻求行为 [Hamilton等人,2003, 2004],并参与药物诱导的条件位置偏好(CPP) [91]。
研究表明,可卡因会改变海马体、前额叶皮质、伏隔核、侧隔核和腹侧被盖区的eCB信号传导。CB1受体在可卡因的强化效应中起抑制作用,CB1受体敲除的小鼠对可卡因的敏感性增强 [68]。长期接触可卡因会降低人类和啮齿动物前额叶皮质(PFC)中的CB1表达 [1]。值得注意的是,CB1受体参与调控基底外侧杏仁核(BLA),该回路的功能障碍与大鼠自我给药后的长期戒断反应有关 [82]。自我给药可卡因会降低前额叶皮质、背侧纹状体以及基底外侧和基底内侧杏仁核中的CB1表达。虽然包括杏仁核亚区在内的多个区域的CB1表达在10天戒断后有所恢复,但前额叶皮质中的表达几乎没有变化 [11]。总体而言,文献表明前额叶皮质CB1表达的降低可能是PFC-BLA回路功能障碍的中介因素,而这种功能障碍与可卡因戒断密切相关。
CB1和2-AG还通过促进中边缘多巴胺受体的短暂激活来影响可卡因诱导的行为 [23]。自我给药可卡因会增加CB1表达 [11],并降低伏隔核(VTA)中谷氨酸能突触的长期增强效应 [115]。
两个主要的压力反应通路是交感-肾上腺-髓质(SAM)轴和HPA轴 [31]。HPA轴参与短期和长期的压力反应,而SAM轴主要参与短期快速反应 [50, 106]。急性应激的反应似乎由神经肽(如促肾上腺皮质激素释放因子CRF)和儿茶酚胺(如去甲肾上腺素和多巴胺)介导 [50]。随后,HPA轴的激活会诱导皮质类固醇的产生 [20, 44]。在基底外侧杏仁核(BLA)中,急性压力会诱导CRF的释放,从而增强记忆巩固 [92]。压力还会激活蓝斑(LC)[85, 112],进一步增加BLA中的NE水平及其兴奋性 [8, 70]。BLA向下投射到中央杏仁核(CeA),后者向终纹状体床核(BNST)、下丘脑的室旁核(PVN)发送传出纤维,进一步促进压力反应 [8, 31]。鉴于BLA在调节下游压力回路中的关键作用,它是理解压力诱导的药物复发机制的有趣靶点。
eCB系统在与压力和焦虑相关的重要脑区中表达,包括海马体 [14, 67, 116]、前额叶皮质(PFC)[14, 61]、BNST [33, 81, 5, 14, 56, 67] 和中央杏仁核(CeA)[54, 98]。压力暴露已被证明可以调节BLA中的eCB信号传导 [74],并似乎与药物诱导的复发有关 [71, 97]。FABP亚型的抑制或删除可以减弱压力反应 [Hamilton等人,2004, 57]。AEA信号传导参与BLA对压力反应、焦虑和情绪记忆的调节,并在抑制神经递质释放中起重要作用 [65, 113]。
研究表明,可卡因暴露会降低杏仁核中的CB1表达 [96]。CB1的变化可能与可卡因戒断大鼠BLA中mGluR1介导的长期增强效应(LTP)的减少有关。CB1拮抗剂AM251可使天真大鼠的mGluR1-LTP降低到与可卡因戒断组无显著差异的水平。相比之下,可卡因戒断组动物使用AM251后LTP没有变化。这表明可卡因戒断组mGluR1-LTP的减少可能是由于杏仁核中eCB信号传导的改变。应用CB2激动剂而非CB1激动剂可以部分缓解可卡因戒断组mGluR1-LTP的减少。
研究表明,压力诱导的CRF释放会增强BLA中FAAH的活性,从而降低AEA信号传导和局部回路的抑制 [6, 35, 76]。有趣的是,AAV介导的FAAH上调和随后的AEA耗竭可以减少条件恐惧、皮质醇释放和类似焦虑的行为 [74]。这些效应被认为是由于GABA的释放,这与AEA的过度降解一致。这些发现表明,FABP5的过表达会产生类似的效果,因为它会增加AEA向FAAH的转运以进行降解。
AEA的活性调节BLA中的GABA释放,导致过度兴奋性和下游脑区(如中央杏仁核(CeA)、BNST和PVN)的应激反应增强 [8]。FABP的上调可能增加AEA的分解,通过恢复BLA中的GABA能传递来减弱应激反应。BLA中GABA能传递的正常化可以解释系统性CB1拮抗作用相关的压力诱导的可卡因复发减少 [64, 72, 73]。预计FABP5的上调也会通过相同机制产生类似的效果。本研究旨在评估病毒介导的BLA中FABP5上调是否可以减弱小鼠中压力诱导的可卡因寻求行为。

实验部分

动物

从Taconic实验室(美国纽约州Germantown)购买了10周大的雄性C57BL6N小鼠(n=24),并在开始实验手术前让它们适应一周。小鼠单独饲养在温度控制的房间中,光照/黑暗周期为12小时(晚上09:00至次日上午06:00)。实验期间,小鼠可以自由摄取食物和水。本研究的程序符合美国国立卫生研究院关于动物护理和使用的指南。

讨论

FABP5参与内源性大麻素(AEA)的分解,AEA是一种内源性CB1受体激动剂,可抑制杏仁核中的神经传递。研究表明,压力会降低杏仁核中的AEA信号传导,而这种缺乏与区域过度兴奋和压力相关行为有关 [75]。因此,研究人员测试了增强杏仁核AEA信号传导对压力反应的影响,并证明了其抗焦虑效果 [15, 21]。然而,似乎AEA并不

意义声明

本研究的结果加深了我们对FABP5在杏仁核功能和压力诱导的药物寻求行为中作用的理解。

作者贡献声明

Nicole Roeder:撰写原始稿件、监督项目进展。Aidan Powell:撰写、审稿和编辑、撰写原始稿件。John Hamilton:撰写、审稿和编辑、监督、方法学设计。Brittany Richardson:撰写、审稿和编辑、撰写原始稿件、方法学设计、数据管理。Abhisheak Sharma:撰写、审稿和编辑、验证结果。Alireza Sharafshah:撰写、审稿和编辑、验证结果。Ken Blum:撰写、审稿和编辑、概念构思。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文报告的工作。

致谢

本研究由纽约州立大学研究基金会(RIAQ0940)和美国国立卫生研究院(DA045640)资助。
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