在NAc D2-MSN中，GSK3β活性的增加有助于甲基苯丙胺诱导的条件性位置偏好（conditioned place prefernence）现象

《Neuropharmacology》：Increased activity of GSK3β in NAc D2-MSNs contributes to methamphetamine-induced conditioned place prefernence

甲基苯丙胺诱导的条件性位置偏好（CPP）中，核 accumbens（NAc）的GSK3β通过D2中型神经元介导多阶段行为可塑性，系统抑制GSK3β抑制所有阶段CPP，而NAc局部抑制仅在获得期有效。光遗传学结合钙成像证实D2-MSNs GSK3β活性升高主导奖赏记忆增强，特异性敲低GSK3β可逆转D2-MSNs激活并抑制D1-MSNs活动，揭示D1/D2-MSNs在甲基苯丙胺成瘾中的反向调控机制。

　　

Jincen Liu|Yue Feng|Yudian Ye|Haotian Ma|Xilin Shao|Xinyue Yan|Shuguang Wei|Peng Yan|Jianghua Lai

中国西安交通大学法医学院法医学系，国家法医学重点实验室

摘要

伏隔核（NAc）中的糖原合成酶激酶3β（GSK3β）与药物成瘾有关，但其在甲基苯丙胺（METH）诱导的条件性位置偏好（CPP）中的具体作用，包括关键阶段以及涉及的中间棘状神经元（MSN）亚型，仍不清楚。在这里，我们通过全身给药或局部注射GSK3β抑制剂到NAc内，针对CPP范式的三个关键阶段（获取、巩固、表达），来研究GSK3β在METH诱导的CPP中的阶段特异性作用。并通过体内纤维光度钙成像技术，阐明了GSK3β对D1-/D2型MSN活动动态的影响。我们的研究发现，与METH配对的情境增强了NAc中的GSK3β活性。用氯化锂（LiCl）全身抑制GSK3β可以减弱所有阶段的METH诱导的CPP，而用0.1 ng SB216763在获取阶段进行局部抑制则仅有效。此外，我们发现与METH配对的情境相关的GSK3β活性升高主要局限于NAc的D2-MSN，而不是D1-MSN。选择性敲低NAc D2-MSN中的GSK3β表达通过重新激活D2-MSN并同时抑制D1-MSN活性，减弱了METH诱导的CPP。这项研究揭示了在METH奖励处理过程中GSK3β信号传导的细胞类型特异性失调，突显了D1-MSN和D2-MSN在成瘾相关可塑性中的不同作用。

引言

甲基苯丙胺（METH）是一种广泛存在且高度成瘾的精神活性物质。长期使用METH会导致严重的神经毒性效应，从而导致成瘾、强迫性的药物寻求行为和强烈的渴望（Bernheim等人，2016；Grant等人，2012；Guerin等人，2023）。目前针对METH成瘾的治疗方法仍然非常有限。因此，深入理解METH成瘾背后的具体神经机制对于开发更有效和针对性的疗法至关重要。 伏隔核（NAc）是奖励回路中的关键脑区，在介导METH的成瘾效应中起着核心作用。NAc的功能障碍既是METH滥用的原因，也是其结果（Szumlinski等人，2017），并且直接参与了METH诱导的条件性位置偏好（CPP）（Miyamoto等人，2014；Russo和Nestler，2013；Zhu等人，2016）。大约95%的NAc神经元是中间棘状神经元（MSN），这些神经元可以进一步分为表达多巴胺D1和D2受体的神经元（Tejeda等人，2017；Wall等人，2013）。关于NAc功能的传统观点认为D1-MSN和D2-MSN在编码奖励和厌恶信号方面具有二分化的作用（Bocklisch等人，2013；Soares-Cunha等人，2016）。NAc中D1 MSN的基础活动水平远低于D2 MSN，急性可卡因给药会增强D1 MSN的活性同时抑制D2 MSN的活性（Bertran-Gonzalez等人，2008；Calipari等人，2016）。在NAc中抑制D1 MSN而非D2 MSN会损害可卡因CPP记忆的检索。相反，激活D1 MSN会促进可卡因CPP记忆的检索，而激活D2 MSN则会抑制这种检索（Zhou等人，2019）。D1和D2 MSN的功能远比之前提出的二分法更为复杂（Soares-Cunha等人，2020），它们通过分子机制的差异性调节可能是这些效应的基础。 糖原合成酶激酶-3β（GSK3β）是一种高度保守的丝氨酸/苏氨酸激酶，是中枢神经系统中广泛表达的神经元可塑性的关键调节因子（Demuro等人，2021）。GSK3β已被证明参与调节NAc功能和药物成瘾（Crofton等人，2017）。先前的研究表明，NAc中的GSK3β活性介导了METH诱导的运动敏感性的启动和表达（Yan等人，2019）。在NAc中敲低GSK3β会增加抑郁样行为和可卡因自我给药行为（Crofton等人，2017）。此外，在获取阶段或表达阶段用SB216763抑制NAc中的GSK3β会阻断安非他明诱导的CPP（Wickens等人，2017）。GSK3在多巴胺受体激活引发的细胞反应中起着重要作用（Barr和Unterwald，2020）。多巴胺D1和D2的拮抗剂都可以阻断尾状核和壳核中可卡因诱导的GSK3β激活（Miller等人，2014；Wang等人，2017）。然而，GSK3β在CPP不同阶段的独特机制，以及它在NAc D1/D2-MSN中的分布和功能差异，仍然知之甚少。基于先前的研究，我们假设NAc中的D1/D2-MSN中的GSK3β可能参与调节METH诱导的CPP。 在本研究中，我们采用了三种不同的干预策略，使用氯化锂（LiCl）和SB216763来研究GSK3β在METH诱导的CPP中的阶段特异性作用。此外，我们还阐明了GSK3β在NAc中的D1-MSN和D2-MSN中的不同效应，为理解METH相关神经适应的分子机制和潜在的治疗靶点提供了新的见解。

动物

本研究使用了成年（8-10周龄）C57BL/6J雄性小鼠（西安交通大学实验动物中心）、Drd1-tdTomato小鼠（杰克逊实验室）、Drd2-eGFP小鼠（杰克逊实验室）以及Drd1-Cre和Drd2-Cre小鼠（中国科学院上海生命科学研究院健康科学研究所）。在受控的环境条件下（12小时光照/黑暗周期，光照时间为早上7:00，温度23 ± 2°C，湿度50 ± 10%），小鼠以每笼四只的方式饲养。

与METH配对的情境暴露增强了METH诱导的CPP中的NAc GSK3β活性

小鼠被随机分为 saline 组和 METH 组。按照图1A所示进行标准CPP实验。正如预期的那样，接受METH处理的小鼠的CPP得分显著高于 saline 组（图1B和补充表1）。此外，Ser9 磷酸化是最常见的 GSK3β 调节机制，它可以抑制 GSK3β 的活性（Beurel 等人，2015；Takahashi-Yanaga 等人，2004）。测试后30分钟，NAc的各个亚区被迅速分离。

讨论

通过整合行为学、分子生物学和成像技术，我们的研究发现，与METH配对的情境暴露在METH诱导的CPP的表达阶段增强了NAc中的GSK3β活性，而药理学抑制GSK3β活性有效地阻断了METH诱导的CPP的获取。此外，与METH配对的情境相关的pGSK3β-Ser9降低表明GSK3β活性升高，这种现象主要发生在NAc的D2-MSN中，而不是D1-MSN中。

CRediT作者贡献声明

Jincen Liu：撰写——原始草稿、可视化、软件、方法学、研究、数据分析、数据管理。 Yue Feng：数据分析。 Yudian Ye：方法学、研究。 Haotian Ma：可视化、软件。 Xilin Shao：可视化、软件。 Xinyue Yan：软件。 Shuguang Wei：可视化。 Peng Yan：撰写——审阅与编辑、验证、监督、资源管理、项目协调、资金筹集、概念构思。 Jianghua Lai：撰写——审阅与

数据可用性声明

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伦理声明

该动物研究已获得西安交通大学机构动物护理和使用委员会的审查和批准。所有动物实验均遵循ARRIVE（动物研究：体内实验报告）指南进行。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文所述工作的财务利益或个人关系。

致谢

本研究得到了国家自然科学基金（82471924、82171880、82471923）和中央高校基本科研业务费（xzy012024137）的支持。我们感谢西安交通大学生物医学实验中心的Li Wen提供的技术支持。