《Progress in Organic Coatings》：Persistent morphine memory during abstinence in female, but not male, metabotropic glutamate 5 receptor knockout mice
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本研究通过基因敲除小鼠模型，探讨mGlu5受体在性别差异影响下的吗啡奖励记忆和运动行为调控机制。实验发现雌性mGlu5 KO小鼠对5mg/kg吗啡的条件性定位偏好持续5周，而雄性WT小鼠对10mg/kg吗啡呈现持续记忆。运动行为方面，5mg/kg吗啡抑制KO小鼠活动，而WT小鼠活动增强，10mg/kg吗啡则双向调节活动。该研究揭示mGlu5在吗啡成瘾治疗中具有性别特异性调控作用，为开发针对性疗法提供依据。
埃琳·麦克莱蒙（Erin McLemon）| 乔治亚·瓦特（Georgia Watt）| 罗莎娜·罗莎·波尔图（Rossana Rosa Porto）| 蒂姆·卡尔（Tim Karl）| 罗斯·切斯沃思（Rose Chesworth）
西悉尼大学医学院，新南威尔士州坎贝尔镇（School of Medicine, Western Sydney University, Campbelltown, NSW, Australia）
摘要
阿片类药物使用障碍是一种慢性、易复发的疾病，男性和女性在阿片类药物的奖赏反应和复发风险方面存在差异。由于针对阿片类药物使用障碍的治疗选择有限，代谢型谷氨酸5受体（mGlu5）成为一个有前景的新治疗靶点。mGlu5在与药物相关行为的大脑区域中高度表达，并通过药理学研究证实其与阿片类药物奖赏有关；然而，这种关系的性别特异性尚不清楚。在本研究中，我们检测了成年雄性和雌性mGlu5敲除（KO）小鼠及野生型（WT）小鼠对吗啡的条件性位置偏好（CPP）和运动活动。我们发现mGlu5的缺失对吗啡奖赏记忆和运动行为具有剂量和性别依赖性影响。雌性mGlu5 KO小鼠对5毫克/千克吗啡的奖赏记忆持续了五周，而这种效应在雌性WT小鼠中未观察到。相比之下，雄性WT小鼠对10毫克/千克吗啡表现出持续的奖赏记忆，但在雄性mGlu5 KO小鼠中则没有这种效应；此外，该剂量对两种基因型的雌性小鼠均无奖赏作用。5毫克/千克吗啡会降低mGlu5 KO小鼠的运动活动，而增加WT小鼠的运动活动，10毫克/千克吗啡则对两种基因型的小鼠都增加了运动活动。这种模式在两种性别中均存在。总体而言，我们发现mGlu5在调节对吗啡的奖赏反应和运动行为方面具有性别特异性作用。这些结果强调了在阿片类药物使用障碍的临床前模型中纳入两性样本的重要性，并表明mGlu5可能是降低复发风险的潜在治疗靶点，尤其是在女性中。
引言
过去30年全球阿片类药物使用的增加导致了显著的健康、社会和经济成本，尤其是在高收入国家（世界卫生组织，2021年）。值得注意的是，男性和女性在阿片类药物的使用和发展模式上存在显著差异。虽然男性报告的终生阿片类药物使用率更高（Back等人，2010年），并且占阿片类药物相关死亡人数的比例更大（Roxburgh等人，2017年），但女性更倾向于使用处方阿片类药物（Serdarevic等人，2017年），这可能是因为她们患慢性疼痛疾病的比例更高（Goetz等人，2021年）。此外，患有物质使用障碍的女性更可能将阿片类药物作为首选药物（Kokane和Perrotti，2020年），而男性则更可能使用可卡因或大麻（Ellis等人，2024年）。与男性相比，女性在戒断后更容易出现阿片类药物依赖、更强的戒断症状以及更高的复发风险（Kokane和Perrotti，2020年）。这些发现表明女性可能更容易滥用阿片类药物。令人惊讶的是，尽管雌激素等性激素可以调节阿片类药物的奖赏作用（Velasquez等人，2019年）以及卵巢切除雌性大鼠的阿片类药物戒断症状（Towers等人，2023年），但关于物质使用障碍的临床前研究往往主要关注雄性实验动物。因此，为了成功治疗阿片类药物使用障碍并解决其重大的社会和经济成本问题，在临床前和临床研究设计中考虑性别依赖性效应至关重要。
在这里，我们评估了代谢型谷氨酸5受体（mGlu5）作为阿片类药物使用障碍潜在治疗靶点的有效性，并利用遗传小鼠模型来研究这一途径的治疗潜力。重要的是，mGlu5在多种物质使用障碍中已被临床证实具有相关性，包括大麻（Cox等人，2020年）、尼古丁（Akkus等人，2013年）、酒精（Akkus等人，2018年；Laukkanen等人，2019年；Leurquin-Sterk等人，2018年；Meyers等人，2015年）和可卡因使用障碍（Milella等人，2014年）；然而，其在阿片类药物使用障碍中的相关性尚未进行临床研究。尽管迄今为止的临床前研究已经取得了许多发现，但这仍然令人惊讶。慢性吗啡处理可以增加小鼠边缘前脑（包括伏隔核壳、丘脑、下丘脑和杏仁核）中的mGlu5表达（Aoki等人，2004年；Zanos等人，2016年）。此外，使用2-甲基-6-（苯乙炔基）吡啶（MPEP）或更具选择性的3-[(2-甲基-1,3-噻唑-4-基)乙炔基]吡啶（MTEP）拮抗mGlu5可以减少雄性啮齿动物的阿片类药物相关行为，包括吗啡的位置偏好（Aoki等人，2004年；Herzig和Schmidt，2004年；Popik，2002年；Veeneman等人，2011年）、吗啡和海洛因的自给药行为（Brown等人，2012年；van der Kam等人，2007年），以及戒断后的吗啡寻求行为（Brown等人，2012年）。
重要的是，前述研究仅测试了雄性动物，尽管有报道称性别和mGlu5活性在影响精神刺激剂的奖赏行为时可能存在相互作用（Song等人，2019年；Martinez等人，2014年）。此外，MPEP可以替代阿片类药物，从而增强阿片类药物的奖赏作用（van der Kam等人，2009年），MPEP和MTEP都可以直接影响空间学习和记忆（Naie和Manahan-Vaughan，2004年），这可能会干扰与物质使用障碍相关的实验，因为在使用视觉线索进行奖赏学习时需要空间学习（Cunningham等人，2006年）。最后，mGlu5活性的药理调控也可能受到非靶标受体（如N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）的影响（Veeneman等人，2011年），而不仅仅是mGlu5本身。
因此，我们使用遗传小鼠模型在雄性和雌性小鼠中临床前研究了针对mGlu5的治疗有效性。mGlu5受体纯合子敲除（KO）的小鼠表现出与酒精（Bird等人，2008年）、可卡因（Bird等人，2010年）和甲基苯丙胺（Chesworth等人，2013年）相关的物质使用行为。具体来说，雄性mGlu5 KO小鼠对乙醇的敏感性高于野生型（WT）对照组（Bird等人，2008年），并且在对可卡因和甲基苯丙胺的消退测试中表现出缺陷，但对食物奖励没有这种缺陷；同时，它们对可卡因的动机更强，并且可卡因位置记忆的恢复也更强（Bird等人，2010年；Chesworth等人，2013年；Bird等人，2014年）。重要的是，虽然雄性mGlu5 KO小鼠表现出减弱的吗啡诱导的镇痛耐受性（Huang等人，2019年），但尚未在这些小鼠中检测阿片类药物的奖赏作用，也未在该mGlu5 KO模型中研究任何滥用物质的性别差异。因此，我们使用基于条件性位置偏好的实验设计来研究雄性和雌性mGlu5 KO小鼠的吗啡奖赏行为，并分析了吗啡诱导的运动反应。
实验动物
实验动物
实验用的成年雄性和雌性mGlu5 KO小鼠及WT小鼠繁殖对最初由Anthony Hannan教授（墨尔本弗洛里神经科学与心理健康研究所，维多利亚州；最初为Grm5tm1Rod；JAX库存003558）提供（Burrows等人，2015年）。实验用的成年雄性和雌性mGlu5 KO及WT小鼠在澳大利亚Moss Vale的Australian BioResources进行繁殖。所有小鼠均由Garvan分子遗传学部门（新南威尔士州Darlinghurst）进行基因分型。
与WT小鼠相比，雌性mGlu5 KO小鼠在戒断5毫克/千克吗啡期间表现出持续的位置偏好
在雄性（图1A）和雌性（图1B）mGlu5 KO及WT小鼠中，偏好得分从习惯化阶段开始增加[‘日’的主效应，F(5,185.16) = 13.33，p < 0.001]。然而，‘基因型’ב性别’之间的显著交互作用[F(1,37.01) = 4.29，p = 0.045]表明mGlu5在戒断期间特异性地调节了吗啡的位置偏好。这一点通过事后检验得到了进一步验证。
在雄性小鼠中，mGlu5 KO和WT小鼠的偏好得分显著更高
讨论
我们发现mGlu5的缺失对吗啡奖赏记忆和运动行为具有剂量和性别依赖性影响。雌性mGlu5 KO小鼠对5毫克/千克吗啡的偏好持续了五周，而在雌性WT小鼠或两种基因型的雄性小鼠中这种效应不那么明显。相比之下，雄性mGlu5 WT小鼠对10毫克/千克吗啡表现出持续的偏好，但这种效应在雄性mGlu5 KO小鼠中未观察到；此外，该剂量对雌性小鼠没有奖赏作用。mGlu5 KO基因型还改变了
作者贡献
EM、RC、RRP和TK设计并监督了这项研究。EM和GW进行了研究工作。EM和RC进行了统计分析并撰写了手稿。所有作者都对手稿进行了评论并同意提交。
作者贡献声明
埃琳·麦克莱蒙（Erin McLemon）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿、可视化、方法学、调查、正式分析、数据管理、概念化。乔治亚·瓦特（Georgia Watt）：撰写——审阅与编辑、调查、数据管理。罗莎娜·罗莎·波尔图（Rossana Rosa Porto）：撰写——审阅与编辑、监督。蒂姆·卡尔（Tim Karl）：撰写——审阅与编辑、监督、资源协调、项目管理、资金获取、概念化。罗斯·切斯沃思（Rose Chesworth）：撰写——审阅与编辑、撰写——初稿
伦理声明
所有研究和动物护理程序均获得了WSU动物护理与伦理委员会（ACEC #A13865；生物安全#B12856）的批准，并符合澳大利亚《科学用动物护理与使用准则》。
资金支持
TK获得了Fight MND的药物开发资助。RC和TK获得了新南威尔士州卫生部门和西悉尼大学Ainsworth医学研究创新基金的支持。RC还获得了Rebecca Cooper医学研究基金会（项目资助编号PG2020883）和澳大利亚痴呆症研究基金会（项目资助编号2022）的资助。致谢
我们感谢澳大利亚BioResources和WSU的动物护理人员对我们小鼠的照料。
