microRNA-34a-5p通过mTORC1依赖性代谢重编程驱动酒精使用障碍的新机制

《Nature Communications》：MicroRNA-mediated metabolic disruption as an emerging driver of alcohol use disorder

本期推荐一项发表于《Nature Communications》的前沿研究。为揭示酒精使用障碍（AUD）复饮行为的分子机制，Ehinger团队聚焦于伏隔核（NAc）内mTORC1-miRNA-糖代谢轴的作用。研究发现，酒精通过激活D1神经元中mTORC1，上调miR-34a-5p，抑制醛缩酶A（Aldolase A）表达，导致糖酵解受阻和乳酸水平下降，最终促发强迫性饮酒行为。该研究首次揭示mTORC1通过miRNA介导翻译抑制调控代谢稳态的非经典功能，为AUD的精准治疗提供了新靶点。

　　

在全球范围内，酒精使用障碍（Alcohol Use Disorder, AUD）是导致可预防死亡的主要原因之一，每年约造成250万人死亡。这种以强迫性饮酒为特征的疾病不仅给患者带来巨大痛苦，还造成了沉重的社会经济负担。目前美国食品药品监督管理局（FDA）批准的三种治疗药物——阿坎酸、双硫仑和纳曲酮，在不同人群中的疗效和耐受性差异较大，这凸显了深入理解AUD神经生物学机制的迫切性。

长期以来，研究人员认为中脑边缘奖赏通路中的多巴胺信号紊乱是AUD的核心机制。反复酒精暴露会导致伏隔核（Nucleus Accumbens, NAc）中细胞外多巴胺水平降低，形成低多巴胺状态，进而引发戒断期间的负性情绪状态（即痛觉过敏样状态），促使患者通过强迫性饮酒来恢复正常多巴胺水平。然而，越来越多的证据表明，代谢紊乱可能是AUD发展的重要推动因素。大脑高度依赖葡萄糖代谢来维持其功能，而慢性酒精暴露已被证明会降低脑葡萄糖代谢，这可能加剧戒断症状和强迫性饮酒行为。

在这一背景下，Ehinger团队在《Nature Communications》上发表的最新研究，揭示了酒精使用障碍中一条此前未知的分子通路：mTORC1通过上调microRNA-34a-5p抑制糖酵解，从而驱动强迫性饮酒行为。

研究人员主要通过以下几项关键技术方法展开研究：采用小鼠间歇性酒精摄入的两瓶选择范式建立AUD模型；使用mTORC1抑制剂雷帕霉素进行干预以验证信号通路依赖性；通过RNA测序（RNAseq）筛选mTORC1依赖性翻译抑制的转录本；结合生物信息学分析和体外体内实验验证miR-34a-5p与Aldolase A的靶向关系；利用液相色谱-质谱联用技术检测糖酵解和三羧酸循环代谢物水平；通过D1神经元特异性过表达miR-34a-5p和皮下注射L-乳酸进行行为学验证。

mTORC1通过调控miRNA机器介导翻译抑制

研究团队首先发现，在酒精暴露后，NAc中miRNA机器关键组件Trax和GW182的mRNA翻译和蛋白表达均显著增加，且这一效应可被雷帕霉素预处理所阻断，表明酒精通过mTORC1信号通路上调这些miRNA机器组件。随后，RNAseq数据鉴定出32个受mTORC1活性上调而翻译抑制的转录本，其中多数与信号转导、DNA/RNA机器、细胞骨架组织和代谢通路相关。研究人员重点关注了三个蛋白：醛缩酶A（Aldolase A）、蛋白磷酸酶Mg²⁺/Mn²⁺依赖性1E（PPM1E）和RNA结合fox1同源物2（Rbfox2）。酒精暴露降低了这三个靶点在NAc中的蛋白表达和mTORC1依赖性mRNA翻译，且这些分子变化特异性地发生在D1神经元中，而非D2神经元。

miR-34a-5p靶向抑制醛缩酶A表达

通过生物信息学分析，研究人员确定了四个可能靶向抑制Aldolase A、PPM1E和Rbfox2翻译的miRNA：miR-15b-5p、miR-25-3p、miR-34a-5p和miR-92a-3p。这四种miRNA在NAc中的水平均在酒精暴露后升高，但只有miR-34a-5p的升高被证实是mTORC1依赖性的。进一步实验表明，miR-34a-5p直接结合Aldolase A的3'非翻译区（3'UTR），在体外和体内 settings下抑制其翻译。

代谢紊乱与饮酒行为的因果关系

醛缩酶A是糖酵解途径中的关键酶。研究人员假设慢性酒精消耗通过抑制醛缩酶A表达破坏糖酵解和代谢。他们检测了NAc中的乳酸水平（作为糖酵解活性的指标），发现酒精显著降低了乳酸水平以及三羧酸循环代谢物（包括苹果酸、柠檬酸和α-酮戊二酸）。酒精介导的乳酸水平降低可被雷帕霉素预处理消除，表明NAc内的糖酵解破坏依赖于mTORC1信号。为确认miR-34a-5p和乳酸水平变化对饮酒行为的影响，研究人员进行了两项实验：在D1特异性NAc神经元中过表达miR-34a-5p，以及皮下注射L-乳酸。结果显示，与对照组相比，D1特异性miR-34a-5p过表达增加了酒精摄入量，而L-乳酸治疗则减少了摄入量。这两种干预均不影响其他多巴胺相关行为（如运动或蔗糖消耗），表明miR-34a-5p水平升高和乳酸减少特异性地影响酒精寻求行为，而非对自然奖赏的动机。

Ehinger等人的研究揭示了一条驱动过度饮酒的独特分子机制：NAc内D1神经元中mTORC1的过度激活会提升miR-34a-5p介导的醛缩酶A mRNA翻译抑制，从而降低乳酸水平，破坏代谢稳态，进一步促进过度酒精消费。这一系列事件为理解酒精介导的代谢紊乱如何与异常的中脑边缘奖赏信号连接提供了新视角，加深了对未来强迫性饮酒行为发展的认识。

该研究的重要意义在于，它强调了mTORC1在抑制mRNA翻译方面的非经典作用。传统上mTORC1被认为促进蛋白质合成，但越来越多的证据表明，mTORC1通过调控RNA结合因子在抑制蛋白质合成方面同样扮演重要角色。这些发现增加了mTORC1信号通路的复杂性，表明其下游信号不仅具有脑区特异性，还具有细胞类型特异性。此外，该研究鉴定的驱动酒精消费的特定miRNA，不仅强调了它们在AUD病因学中的重要性，也展现了它们作为治疗靶点的潜力，以减轻主要涉及的潜在神经适应性变化。这些发现将AUD与自闭症谱系障碍、阿尔茨海默病等神经系统疾病联系起来，表明转录本特异性蛋白质合成缺陷是疾病进展的共同基础。