外侧下丘脑CRFR1对酗酒的调控作用：沿前后轴的分化机制

《Alcohol》：Lateral hypothalamus CRFR1 regulation of binge drinking: divergence along anterior-posterior axis

酒精滥用机制及下丘脑CRFR1信号研究。通过基因编辑敲低CRFR1，发现后下丘脑（pLH）CRFR1抑制可增加酒精摄入，而前下丘脑（aLH）无此效应，性别不改变酒精消费结果但影响焦虑行为。提出下丘脑前后分区调控酒精成瘾的神经环路假说。

　　

J.L. Ritchie | M.R. Eberle | J.A. Wojick | M.R. Campeau | L.S. Kooyman | T.E. Thiele | T.L. Kash

北卡罗来纳大学教堂山分校鲍尔斯酒精研究中心，美国北卡罗来纳州教堂山

引言

过度饮酒是一个重大的公共卫生问题，它带来了重大的社会和经济负担。根据2023年的全国药物使用与健康调查，美国12岁及以上的成年人中有21.7%在过去一个月内有过酗酒行为¹，其中酗酒被定义为导致血液酒精浓度≥0.08%（80 mg/dL）的饮酒模式²。大约三分之一的与酒精相关的死亡都与酗酒有关³，而酗酒造成的经济成本占酒精滥用总成本的76.4%⁴。酗酒还会增加个体发展成酒精使用障碍（AUD）的风险，并带来长期的健康和生产率问题⁵。因此，从风险预防和治疗的角度来看，理解支持酗酒发展或加剧的机制至关重要。 酗酒和戒酒的循环会激活促进压力的神经递质系统，包括促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）⁶。来自临床前模型的证据表明，酗酒会急性增加与压力相关的结构（如杏仁核和下丘脑室旁核）中CRF的免疫反应性⁷，而通过CRF受体1（CRFR1）增强的CRF信号传导是啮齿动物模型中酗酒行为的主要因素之一。与此一致的是，通过中枢给药拮抗剂或全脑范围的基因删除可以抑制酗酒行为^{8, 9}。酗酒特别依赖于CRFR1信号传导，因为在中枢杏仁核（CeA）中抑制CRFR1可以减少酗酒行为，而不影响非酗酒状态下的酒精摄入⁷。CeA中CRFR1的抑制还能显著减少戒酒期间观察到的酒精摄入增加¹⁰。值得注意的是，CeA与其他对调节酗酒行为至关重要的促压力脑区（包括外侧下丘脑（LH）有密集的连接。 外侧下丘脑（LH）整合了奖励和压力信号，以协调食欲行为。大量的临床前研究表明LH对进食行为有很强的控制作用，LH的损伤会减弱进食和饮酒行为¹¹。同样，电刺激LH可以强烈驱动进食行为。LH的功能受到来自压力相关脑区的多种CRF信号传导的调节^{12, 13}。我们最近的研究发现，在LH中急性阻断CRFR1，以及通过化学遗传学方法沉默LH中CRF阳性的神经元回路，可以抑制雄性小鼠的酗酒行为，但对雌性小鼠没有影响¹⁴。这些发现表明LH中的CRFR1可以急性调节酒精摄入，并促使进一步研究LH在酗酒中的作用。 LH在前后方向上存在神经解剖和功能的差异。尽管早期就有证据表明LH的前部和后部具有不同的神经回路（分别称为aLH和pLH）¹⁵，但直到最近研究人员才开始根据其解剖多样性来研究LH的功能¹⁶。aLH和pLH的谷氨酸能投射不同，aLH主要投射到外侧缰核（LHb），而pLH主要支配腹侧被盖区（VTA）¹⁶。值得注意的是，CRFR1的表达在前后方向的LH中也存在差异，pLH中的Crfr1 mRNA含量更高¹⁷。基于aLH和pLH之间的神经解剖差异，这些结构中的CRFR1信号传导可能在调节动机行为中发挥不同的作用。然而，aLH/pLH中的CRFR1在酗酒中的作用仍有待评估。 本研究调查了LH中CRFR1表达在酗酒行为、类似焦虑的行为以及蔗糖偏好中的作用。为此，雄性和雌性Crhr1^fl/fl小鼠接受了GFP对照或针对LH的Cre病毒注射，以敲低（KD）CRFR1的表达。然后对这些小鼠进行了类似焦虑的行为、使用“黑暗中饮酒”（DID）模型评估其酗酒行为以及蔗糖偏好。由于病毒在前后轴上的靶向性差异以及最近关于LH功能和神经解剖学沿此轴分化的证据，数据分析基于从bregma算起的前后（AP）距离进行。这导致了CRFR1敲低效应的差异，包括特定于酒精摄入的效应。以下数据强烈表明aLH和pLH中的CRFR1功能存在差异，并提示未来需要进一步研究LH的独特神经回路。

实验部分

动物

实验开始时，33只成年雄性和30只成年雌性Crhr1^fl/fl小鼠（年龄8-12周）在实验室内部繁殖，并在实验开始前与同窝小鼠一起饲养，之后单独关在通风笼中，处于12:12小时的逆光周期环境中（早上7点熄灯）。除非另有说明，小鼠可以自由摄取食物（5P76 Irradiated RMH 3000啮齿动物饲料）和水。饮酒实验在四个小鼠组中进行

通过病毒介导的方法敲低LH中的CRFR1

使用病毒介导的方法敲低CRFR1，以评估LH中CRFR1表达在类似焦虑的行为、酗酒行为和蔗糖偏好中的作用（图1A）。雄性和雌性Crhr1^fl/fl小鼠接受了双侧LH内的GFP对照病毒注射（17只雄性，14只雌性）或GFP-Cre病毒注射（16只雄性，16只雌性）以敲低LH中的CRFR1（图1B-C）。通过组织学验证确认病毒表达的位置，并为小鼠分配一个AP值

讨论

本研究调查了LH中CRFR1表达在雄性和雌性Crhr1^fl/fl小鼠的酗酒行为、类似焦虑的行为以及蔗糖偏好中的作用（图1）。LH中CRFR1的敲低对酒精摄入的影响因Cre病毒在前后轴上的表达位置而异，这种影响与性别无关（图2）。具体来说，pLH中CRFR1的敲低相对于aLH或GFP对照组增加了酒精摄入

结论

历史上，LH主要被认为是一个进食中枢。关于LH沿前后轴的功能和神经回路多样性的文献有限^{16, 35}。本研究在此基础上进行了扩展，首次提供了CRFR1以依赖于LH中AP位置的方式调节酗酒摄入的证据。这些效应不是由于稳态压力的变化引起的，并且没有在蔗糖偏好中体现出来，这表明了一种新的机制

CRediT作者贡献声明 Todd Eric Thiele： 写作 – 审稿与编辑。 Thomas Louis Kash： 写作 – 审稿与编辑、监督、资金获取、概念化。 Jobe Lance Ritchie： 写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、可视化、实验设计、正式分析。 Jessica Anne Wojick： 写作 – 审稿与编辑、实验设计。 Maya Rose Eberle： 写作 – 审稿与编辑、初稿撰写、实验设计。 Lili Shaharazad Kooyman： 实验设计。 Madison Riley Campeau： 实验设计。