慢性酒精摄入通过下调EWcp核TRPA1离子通道及肽能信使调控酒精偏好新机制

《Scientific Reports》：Chronic alcohol consumption downregulates TRPA1 ion channel and the main peptidergic messengers of the Edinger-Westphal nucleus

本研究针对酒精使用障碍（AUD）缺乏有效治疗靶点的问题，聚焦中央投射埃丁格-韦斯特法尔核（EWcp）内共表达尿皮质素1（UCN1）和可卡因-安非他明调节转录肽（CART）的神经元群。研究人员通过建立小鼠慢性自愿饮酒模型，结合RNAscope原位杂交、免疫荧光及计算机模拟对接技术，发现长期酒精摄入可显著下调EWcp内TRPA1离子通道及Ucn1/Cartpt mRNA表达，并降低CART肽含量。该研究首次在人类EWcp中证实TRPA1表达，阐明酒精及其代谢物通过激活TRPA1调控神经肽动态平衡的新机制，为AUD治疗提供了潜在新靶点。

　　

在全球范围内，酒精使用障碍（Alcohol Use Disorder, AUD）每年导致超过300万人死亡，带来严重的心理健康问题和社会经济负担。尽管AUD的危害众所周知，但针对其发病机制的有效治疗方法仍然有限。近年来，科学研究逐渐将目光投向大脑中一个神秘而重要的区域——中央投射埃丁格-韦斯特法尔核（centrally projecting Edinger-Westphal nucleus, EWcp）。这个核团中的神经元独特地共表达两种关键神经肽：尿皮质素1（Urocortin 1, UCN1）和可卡因-安非他明调节转录肽（Cocaine- and Amphetamine-Regulated Transcript, CART）。这些神经元通过投射到与奖赏和成瘾相关的大脑区域，如腹侧被盖区（Ventral Tegmental Area, VTA）和背侧中缝核（Dorsal Raphe Nucleus, DRN），在调节酒精消费行为中扮演着关键角色。

研究人员此前发现，EWcp/UCN1/CART神经元高度表达TRPA1（Transient Receptor Potential Ankyrin 1）离子通道，这是一种通常与疼痛感知相关的非选择性阳离子通道。酒精及其代谢物乙醛和乙酸已被证明能够激活外周神经系统中的TRPA1，但它们在中央神经系统中的作用，特别是在酒精成瘾机制中的作用，仍是一个未解之谜。基于这些发现，研究人员提出一个大胆假设：慢性酒精消耗可能通过影响EWcp中的TRPA1通道，进而调控UCN1和CART的动态平衡，最终改变酒精消费行为。

为了验证这一假设，研究团队设计了一项为期三个月的实验，使用C57BL/6雄性小鼠建立慢性自愿饮酒模型。研究人员特别关注了酒精偏好的变化、EWcp中TRPA1、UCN1和CART的表达变化，以及这些变化之间的相互关系。此外，他们还使用了人脑组织样本和计算机模拟技术，以验证研究结果的临床相关性。

在方法学上，本研究整合了多种先进技术。研究人员通过建立小鼠慢性黑暗期自愿饮酒模型（10%乙醇溶液，持续3个月），并监测酒精偏好和血清淀粉酶水平以验证模型有效性。采用RNAscope原位杂交技术（In Situ Hybridization, ISH）半定量检测小鼠EWcp中Trpa1、Ucn1和Cartpt mRNA的表达，同时通过免疫荧光技术分析UCN1和CART肽含量。利用人脑组织样本（来自HUN-REN实验医学研究所人类脑研究实验室）进行TRPA1、UCN1和CART的共定位研究。还运用计算机模拟对接技术（FITTED软件）分析乙醇及其代谢物与人类TRPA1的结合模式。

模型验证

通过监测酒精偏好和血清淀粉酶水平，研究团队首先验证了慢性饮酒模型的有效性。结果显示，酒精偏好从实验开始的54.64%显著下降到结束时的35.31%，呈现时间依赖性下降趋势。同时，酒精处理组小鼠的血清淀粉酶水平显著高于对照组，这与慢性酒精消耗的生理效应一致，证实了模型的成功建立。

EWcp对慢性自愿饮酒的反应

研究人员发现，慢性酒精消耗显著降低了EWcp/UCN1/CART神经元中Trpa1 mRNA的转录数量。在评估UCN1动态变化时，他们观察到酒精处理虽然显著降低了Ucn1 mRNA表达，但UCN1肽含量没有明显变化，表明UCN1的周转（turnover）过程受到了干扰。对于CART系统，酒精处理则同时降低了Cartpt mRNA表达和CART肽含量，尽管肽含量的减少幅度相对较小。

相关性分析进一步揭示了TRPA1与神经肽系统之间的内在联系：无论处理条件如何，EWcp中Trpa1转录本数量与Ucn1和Cartpt mRNA表达均呈显著正相关。然而，Trpa1转录本数量与UCN1和CART肽含量之间没有显著相关性，提示TRPA1主要影响神经肽的转录水平而非直接的肽含量。

人类EWcp表达酒精敏感的TRPA1 mRNA

为提升研究的转化价值，团队在人类EWcp样本中证实了TRPA1 mRNA在UCN1和CART免疫反应阳性神经元中的表达。通过高分辨率共聚焦显微镜和Z投影技术，清晰展示了TRPA1与这两种神经肽在人类EWcp神经元中的共定位。此外，研究人员还通过超灵敏RNAscope ISH结合免疫荧光技术，首次提供了UCN1和CART在人类EWcp中共表达的直接证据。

酒精及其代谢物与人类TRPA1的分子相互作用

计算机模拟对接研究揭示了乙醇及其代谢物与人类TRPA1通道的确切相互作用机制。乙醛能够通过醛基与TRPA1活性位点的C621半胱氨酸形成共价结合，结合能计算为-56.92 kcal/mol，约为非共价结合能的三倍。乙酸和乙醇则主要通过非共价相互作用与TRPA1结合，分别与T684的羟基和Y662的骨架氧原子发生相互作用。这些发现与实验研究结果一致，表明乙醛是三种配体中最强的TRPA1激动剂。

研究结论表明，慢性自愿饮酒导致的小鼠酒精偏好逐渐降低与EWcp中Trpa1、Ucn1和Cartpt mRNA表达的显著下调密切相关，同时伴随CART肽含量的减少。研究人员提出，酒精诱导的EWcp/TRPA1下调可能抑制了UCN1和CART的释放，进而通过影响下游奖赏相关脑区的功能，最终调节酒精消费行为。

这项研究的创新之处在于首次将EWcp/TRPA1/UCN1/CART系统与慢性酒精消耗的调控机制联系起来，并提供了从分子到行为水平的全面证据。特别是在人类EWcp中证实TRPA1的表达，以及通过计算机模拟明确酒精代谢物与TRPA1的相互作用方式，为开发针对TRPA1的AUD治疗方法奠定了坚实的理论基础。尽管存在一些局限性，如仅使用雄性小鼠和缺乏TRPA1蛋白水平的数据，但这项研究无疑为理解酒精成瘾的神经机制开辟了新的视角，为未来药物研发提供了有希望的新靶点。

该研究成果已发表在《Scientific Reports》期刊上，为酒精使用障碍的机制研究和治疗策略开发提供了重要科学依据。通过揭示TRPA1离子通道在酒精成瘾中的新作用，这项研究不仅增进了我们对大脑奖赏系统复杂运作机制的理解，也为开发更有效的AUD干预措施指明了新方向。