探究 Arvcf 对中脑边缘多巴胺信号介导的尼古丁奖赏的调控作用

为探究 Arvcf 在多巴胺介导的药物奖赏过程中的作用及机制，研究人员以尼古丁奖赏为模型开展研究，发现 Arvcf 在调节多巴胺信号和奖赏学习中起重要作用。

　　在现代社会，吸烟现象极为普遍，而尼古丁成瘾是导致人们长期吸烟、难以戒除的关键因素。中脑边缘多巴胺系统在药物强化和奖赏学习中起着核心作用，与成瘾密切相关。此前研究虽发现 Arvcf 与尼古丁和酒精成瘾存在关联，但它在多巴胺介导的药物奖赏过程中的具体作用和机制却一直是个谜。

为了解开这个谜团，浙江大学医学院附属第一医院等机构的研究人员开展了一系列研究，相关成果发表在《Communications Biology》上。这项研究对于深入理解尼古丁成瘾机制、开发更有效的成瘾治疗方法意义重大。

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是动物模型构建，通过 CRISPR/Cas9 系统构建 Arvcf 基因敲除（Arvcf-KO）小鼠模型，还利用 TH-Cre 小鼠构建了 VTA 多巴胺能神经元中 Arvcf 特异性敲低（Arvcf-KD）和过表达（Arvcf-OE）的小鼠模型；其次是行为学实验，采用条件性位置偏好（CPP）实验评估尼古丁诱导的奖赏行为，用旷场实验（OFT）检测小鼠的运动能力；然后是检测技术，运用纤维光度测定法实时监测小鼠在体多巴胺释放信号，利用单细胞核 RNA 测序（SnRNA-seq）分析基因表达情况，通过 RNAscope 原位杂交技术检测 Arvcf mRNA 的表达和定位，借助高效液相色谱 - 质谱联用（HPLC-MS）技术检测 VTA 中多巴胺神经递质的浓度。

下面来看看具体的研究结果：

• Arvcf 基因缺失影响尼古丁刺激的奖赏行为和多巴胺释放水平：研究人员对 WT 和 Arvcf^-/-小鼠进行旷场实验，发现二者总移动距离无显著差异，表明 Arvcf^-/-小鼠运动功能正常。随后利用小鼠 CPP 模型进行实验，结果显示，WT 小鼠在尼古丁剂量为 0.5 mg/kg/day 时出现显著的位置偏好，而 Arvcf^-/-小鼠对三个剂量的尼古丁均无明显偏好，这表明 Arvcf-KO 损害了小鼠尼古丁诱导的奖赏行为。同时，通过纤维光度测定法监测 NAc 壳核中多巴胺释放信号发现，尼古丁刺激后，Arvcf^-/-小鼠多巴胺释放水平低于 WT 小鼠，且信号衰减更快，这说明 Arvcf-KO 降低了尼古丁诱导的 NAc 中多巴胺释放水平，进而损害了小鼠的尼古丁奖赏学习行为。
• Arvcf 在 VTA 多巴胺能神经元中高表达且受尼古丁上调：运用 RNAscope 技术评估 Arvcf mRNA 在中脑区域的空间分布，发现其在 VTA 高度表达，在皮层表达较少，其他脑区几乎无表达。通过 SnRNA-seq 分析发现，Arvcf 主要在神经元、室管膜细胞和少突胶质细胞祖细胞中表达，且在尼古丁处理的 WT 小鼠神经元中表达增加。进一步分析表明，Arvcf 在多巴胺能神经元中表达最高，且尼古丁可上调其在大多数神经元亚型中的表达。在 TH-cre 小鼠中进行 mRNA 染色证实，Arvcf 在 VTA 多巴胺能神经元中高度富集，且尼古丁处理可使其表达显著增加，这表明 Arvcf 参与了尼古丁诱导的 VTA 多巴胺能神经元神经生理变化。
• Arvcf-KO 导致 TH 表达降低，进而减少多巴胺合成：对多巴胺能神经元进行差异表达基因（DEG）分析，发现 Arvcf-KO 与 WT 小鼠在生理盐水处理组之间存在 368 个 DEGs，其中 Th 等与多巴胺能功能相关的基因表达下调。基因本体（GO）分析显示，Arvcf 主要参与多巴胺生物合成的调控等过程。SnRNA-seq 结果表明，Arvcf^-/-小鼠多巴胺能神经元中 TH 表达显著降低，免疫荧光染色和 HPLC-MS 分析也证实了 Arvcf^-/-小鼠 VTA 中 TH 蛋白表达和多巴胺浓度均显著下降，这说明 Arvcf 缺失下调了 TH 表达和多巴胺合成，可能是 Arvcf^-/-小鼠尼古丁诱导奖赏行为受损和 NAc 中多巴胺释放水平降低的原因。
• VTA 多巴胺能 Arvcf 可介导尼古丁奖赏效应和 TH 表达：在 VTA 多巴胺能神经元中特异性敲低或过表达 Arvcf 后发现，Arvcf-KD 导致 TH 表达显著降低，Arvcf-OE 则使 TH 表达增加，这表明 Arvcf 通过调节 TH 表达来调控多巴胺合成。旷场实验显示，改变 VTA 多巴胺能神经元中 Arvcf 表达对小鼠运动能力无明显影响。而在 CPP 实验中，Arvcf-KD 使小鼠对尼古丁配对箱的偏好得分和移动距离显著降低，Arvcf-OE 则使小鼠对尼古丁配对箱的偏好得分和移动距离显著增加，这表明 Arvcf 在多巴胺能神经元中的表达对调节小鼠尼古丁奖赏效应具有重要作用。
• 特异性改变多巴胺能神经元中 Arvcf 表达影响 VTA-NAc 回路的多巴胺传递：纤维光度测定法结果显示，尼古丁刺激下，Arvcf-KD 组 NAc 多巴胺增加程度明显低于对照组，多巴胺信号峰值和曲线下面积（AUC）显著降低；而 Arvcf-OE 组则显著促进了 VTA-NAc 回路的多巴胺传递，多巴胺释放水平的峰值和 AUC 显著增加。此外，研究还发现，Arvcf-KD 小鼠在自然奖赏刺激（如进食、饮水和社交探究）下，NAc 中多巴胺释放信号也低于对照组，这表明 Arvcf 可调节尼古丁奖赏和自然奖赏诱导的 VTA-NAc 回路多巴胺释放，在广泛的奖赏相关过程中发挥重要作用。

研究结论和讨论部分指出，本研究通过多种实验方法，充分证明了 Arvcf 在尼古丁奖赏发展中起着重要作用。Arvcf 特异性表达于 VTA 多巴胺能神经元，且受尼古丁上调，它通过增强 TH 表达促进多巴胺合成，进而影响尼古丁诱导的 NAc 中多巴胺释放和小鼠奖赏相关行为。不过，该研究也存在一定局限性，比如使用的 CPP 范式中尼古丁给药方式与人类吸烟方式不同，未来需改进给药方法，并利用尼古丁自我给药和戒断模型进一步探究 Arvcf 在尼古丁戒断和复吸行为中的作用。总体而言，这项研究揭示了 VTA 多巴胺能 Arvcf 在调节 VTA-NAc 回路多巴胺合成和释放中的促进作用，为理解 Arvcf 参与尼古丁奖赏及其他多巴胺介导的奖赏相关精神疾病提供了新的细胞和分子机制，为尼古丁成瘾的精准靶向治疗奠定了理论基础 。