编辑推荐:
本文通过建立青少年间歇性酒精暴露(AIE)的大鼠模型,并结合累积剂量下的酒精反应测试(ERB),系统阐明了青少年酗酒如何通过激活高迁移率族蛋白B1(HMGB1)介导的神经免疫通路,导致成年后对酒精产生持久的耐受性。研究进一步发现,通过HMGB1抑制剂甘氨酸甘草酸(glycyrrhizic acid)进行干预,可以有效逆转这种耐受性。这些发现不仅揭示了青少年酒精滥用增加成年后酒精使用障碍(AUD)风险的潜在免疫学机制,也为开发靶向HMGB1信号通路的新型AUD治疗策略提供了重要的实验依据。
引言
流行病学研究表明,青少年期的重度酗酒行为与未来发生酒精使用障碍(Alcohol Use Disorder, AUD)的风险显著相关。酒精耐受,即对酒精急性效应的反应性降低,是AUD的一个普遍认可的临床症状。然而,青少年期酗酒对成年后形成酒精耐受的直接贡献仍知之甚少。为了探究这种关联,研究者利用大鼠模型,对经历青少年间歇性酒精暴露(Adolescent Intermittent Ethanol, AIE)的成年雌性Wistar大鼠,在成年后通过一系列累积剂量的酒精挑战,系统评估了其行为学与生理学反应。
方法与材料
本研究使用了成年雌性Wistar大鼠。AIE处理组在出生后第25天(P25)至P54期间,以“两天给药、两天休息”的模式,通过胃内灌胃给予乙醇(5.0 g/kg)。对照组(CON)给予等体积的水。在AIE处理后,对大鼠在成年期(P75或P95)进行酒精反应测试(Ethanol Response Battery, ERB)。ERB是一种累积剂量-反应测试,评估指标包括:行为中毒评级、体温过低(hypothermia)、平衡能力(加速转棒实验,rotarod)、运动协调性(倾斜平面实验,tilting plane)以及翻正反射消失(Loss of Righting Reflex, LORR)。测试中,通过腹腔注射四剂累积剂量的乙醇(0.5, 0.5, 1.0, 1.0 g/kg),使总剂量分别达到0.5, 1.0, 2.0和3.0 g/kg,并在每次给药后15分钟进行各项指标的评估。
此外,研究还设置了两个补充实验。实验二旨在模拟AIE诱导的神经炎症,在P40时给予乙醇初治的大鼠单次腹腔注射脂多糖(Lipopolysaccharide, LPS, 1.0 mg/kg),并在P80时进行ERB测试。实验三则在AIE处理后(从P56至P95),通过饮水给予HMGB1特异性抑制剂甘氨酸甘草酸(glycyrrhizic acid),以探究阻断HMGB1信号通路是否能逆转AIE诱导的酒精耐受。
在ERB测试中采集的血液样本,用于检测血液乙醇浓度(Blood Ethanol Concentrations, BECs)和血浆HMGB1水平。在实验三结束后,对大鼠脑组织(运动皮层)进行了免疫组织化学分析,检测HMGB1、晚期糖基化终产物受体(Receptor for Advanced Glycation End Products, RAGE)以及磷酸化的NF-κB p65(pNF-κB p65)的表达。
结果
3.1 青少年酗酒导致成年后持久的低酒精反应性
ERB测试结果显示,尽管AIE处理组和对照组大鼠的BECs在累积剂量下呈同等程度的增加,但AIE处理组在成年后表现出显著且持久的酒精耐受。具体表现为:
- •
中毒评级降低:在1.0、2.0和3.0 g/kg的乙醇剂量下,AIE组大鼠的中毒评分显著低于对照组。
- •
低体温反应减弱:AIE组大鼠在0.5、1.0、2.0和3.0 g/kg乙醇剂量下的体温下降程度显著低于对照组。
- •
运动协调性损伤减弱:在倾斜平面测试中,AIE组大鼠在1.0、2.0和3.0 g/kg剂量下的下滑角度更大,表明其运动协调性受损程度更轻。
- •
翻正反射消失减少:在最终3.0 g/kg剂量下,所有对照组大鼠均出现LORR,而AIE组中仅有一半大鼠出现LORR。
血浆HMGB1检测发现,成年AIE组大鼠的基线HMGB1水平是对照组的3.4倍。然而,在累积乙醇挑战过程中,对照组大鼠的血浆HMGB1水平呈剂量依赖性升高,而AIE组大鼠的HMGB1水平升高反应则显著减弱。这提示AIE不仅导致HMGB1的基础水平升高,还改变了机体对急性乙醇诱导HMGB1释放的反应性。
3.2 青少年神经免疫激活(LPS)模拟AIE效应,导致成年酒精耐受
为了直接验证神经免疫激活的作用,研究者在青春期给予大鼠单次LPS注射。结果显示,与AIE处理类似,青春期LPS暴露同样导致成年大鼠在ERB测试中表现出酒精耐受:
- •
中毒评级和低体温反应减弱:在特定剂量下,LPS组的中毒评分和体温下降程度均低于对照组。
- •
运动协调性损伤整体减轻:LPS组在倾斜平面测试中的表现整体优于对照组。
- •
血浆HMGB1反应减弱:在累积乙醇挑战中,LPS组大鼠血浆HMGB1水平的升高幅度在1.0、2.0和3.0 g/kg剂量下均显著低于对照组。
这些结果表明,青春期的神经免疫激活足以模拟AIE的效果,导致成年后出现类似的酒精耐受和减弱的HMGB1释放反应。
3.3 HMGB1抑制剂甘氨酸甘草酸逆转AIE诱导的成年酒精耐受
为了明确HMGB1信号通路在AIE诱导酒精耐受中的关键作用,研究者在AIE处理后立即给予HMGB1抑制剂甘氨酸甘草酸进行干预。结果发现:
- •
行为耐受被逆转:甘氨酸甘草酸处理完全逆转了AIE诱导的成年酒精耐受。具体来说,它使AIE组大鼠降低的中毒评分、减弱的低体温反应以及减轻的运动协调性损伤均恢复至对照组水平。
- •
基线HMGB1升高被抑制:甘氨酸甘草酸处理部分抑制了AIE引起的成年期基线血浆HMGB1水平升高。
- •
脑内神经炎症标记物表达被逆转:免疫组化分析显示,AIE导致成年大鼠运动皮层中HMGB1、其受体RAGE以及下游转录因子pNF-κB p65的表达均显著增加。而甘氨酸甘草酸处理能够有效逆转这些蛋白的上调,使其表达恢复至对照组水平。
讨论
本研究首次将促炎性HMGB1信号通路与青少年酗酒诱导的持久性成年酒精耐受联系起来。主要发现可归纳为三点:(1) 青少年间歇性酗酒会导致成年后对酒精的长期低反应性(即耐受);(2) 促炎性神经免疫激活(无论是酒精直接诱导还是LPS模拟)参与了酒精耐受的发展;(3) 阻断HMGB1介导的促炎信号可以逆转AIE诱导的成年酒精耐受。
这些发现具有重要的科学意义。它们不仅为流行病学观察到的“青少年饮酒年龄是成年AUD风险因素”提供了直接的实验证据和可能的机制解释——即通过HMGB1介导的神经免疫通路诱导持久的酒精耐受,而且还揭示了一个潜在的治疗靶点。HMGB1抑制剂(如甘氨酸甘草酸)能够逆转这种耐受性,为开发针对AUD、特别是与早年饮酒史相关的AUD的新型治疗策略指明了方向。未来的研究需要进一步阐明HMGB1信号在特定脑区如何通过表观遗传等机制改变神经环路功能,从而导致酒精反应性的持久改变。