Neuron: 药物成瘾诱发奖赏环路变化新机制
药物成瘾是一种以高复吸率为特征的慢性疾病，这种高复吸的原因被认为是成瘾药物诱发了大脑中奖赏相关环路的可塑性变化。然而，对于成瘾药物诱发了怎样的奖赏环路可塑性变化，以及这种变化如何进一步引发复吸，目前仍不清楚。
来自美国加州大学的Byungkook Lim团队，近期发现腹侧苍白球中多巴胺受体D3信号转导，通过激活投射到外侧缰核的神经元亚群，调节可卡因戒断后的渴求行为。
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腹侧苍白球（Ventral pallidum, VP）能够编码奖赏相关的信息并且调控成瘾行为的发展。研究显示，可卡因自身给药过程中VP细胞外的多巴胺（Dopamine, DA）水平上升，但是VP中DA的信号转导在药物复吸发展中的作用还有待于进一步探究。
DA受体的信号转导在调控突触可塑性和药物渴求行为中发挥着重要作用，其中多巴胺受体D3（Dopamine receptor D3, DRD3）主要在涉及动机，奖赏和情感的脑区中表达，包括VP。
在成瘾的动物模型和成瘾的人类中都发现，使用精神兴奋性药物会导致VP中DRD3表达的增加。但是，DRD3信号转导如何调控药物诱发的神经环路的可塑性变化，仍不清楚。
作者首先检测了可卡因暴露对VP中DA信号转导的影响。通过使用qPCR的方法，发现小鼠经过10天的可卡因自身给药训练和两周的戒断后，VP中DRD3的水平明显升高。作者因此推测，VP中DRD3可能参与戒断后可卡因渴求行为。
为了验证这一猜测，在小鼠的VP中分别表达EGFP（对照），敲减DRD3的shRNA（DRD3 KD）以及敲减DRD3的shRNA +抵抗DRD3敲减的组分（DRD3 Rescue），小鼠经过可卡因自身给药训练和戒断后，进行渴求测试（第25天）。
结果显示VP中DRD3 KD不改变雄性和雌性小鼠训练过程中的鼻触速率，而在渴求测试中，VP中DRD3 KD的雄性和雌性小鼠，药物渴求鼻触数都显著降低。相反的，抵抗DRD3敲减组完全的保留了药物渴求的行为。合在一起，这些结果支持了VP中DRD3信号转导是可卡因长期戒断后渴求的重要调节物（图一）。
图一 VP中DRD3介导可卡因渴求的复发
VP中包含了多种细胞类型，通过使用荧光原位杂交的方法，发现VP中42.2% ± 2.3%的表达NeuN的细胞共表达DRD3，表明一大部分VP神经元可能通过DRD3进行信号转导。
为了理解VP中表达DRD3神经元的活性如何被可卡因的渴求的复发和DRD3信号转导所调节，在DRD3-Cre小鼠的VP中注射Cre依赖的GCaMP6f或者GCaMP6f-DRD3 shRNA，并且使用光纤记录法进行在体钙成像记录，这种方法可以测量VP中DRD3敲减与未敲减情况下DRD3+神经元的活性变化。
作者发现经过2周戒断后在可卡因渴求测试期间（第24天）Ga2+瞬变的频率相比于可卡因训练前一天（第0天）的频率显著增加，而DRD3敲除完全解除了可卡因渴求期间所观察到的Ga2+瞬变频率的增加的现象，表明DRD3信号转导参与可卡因渴求过程中VP DRD3+神经元活性的变化的调节（图二）。
图二 VP中DRD3依赖的活性增强诱发可卡因渴求的复发
伏隔核（Nucleus accumbens , NAc）中DA的释放在可卡因渴求期间增加，且会导致可卡因渴求的复发。因此作者通过在脑内表达基因编码的DA感受器GRABDA2m结合脑内光纤，实施在体DA成像，来检测渴求测试期间小鼠NAc外侧壳部（Lateral shell, latSh） DA的释放情况。
结果显示，在对照组中，相比于用药前基线期（第0天），渴求期（第24天）小鼠NAc latSh DA瞬变的频率明显增高；而盐水自给药和可卡因自给药VP DRD3 KD组，在渴求测试期间DA瞬变的频率与基线期相比没有明显变化。这些结果提示VP中DRD3依赖的信号转导介导可卡因渴求复发期间NAc中DA释放的增加（图三）。
图三 VP DRD3介导可卡因渴求复发期间NAc latSh中DA释放的增加
为了进一步研究投射到外侧缰核（Lateral habenula LHb）和腹侧被盖区（Ventral tegmental area ，VTA）的VP DRD3+神经元在可卡因渴求复发过程中的作用，使用光遗传和化学遗传，结合光纤和在特定脑区中埋入套管的方法，在戒断后渴求测试期间操控VP DRD3+神经元的活动性。
结果显示抑制在LHb的VP DRD3+神经元末端显著的减少在渴求测试中的有效鼻触数，而使用光遗传激活这条投射对鼻触数没有明显影响。相反的是，在渴求测试期间使用光遗传激活或者抑制VTA中VP DRD3+神经元的末梢不影响有效鼻触行为。
随后，作者在VP中表达Cre依赖DRD3 KD病毒，并在LHb或者VTA中注射逆行表达Cre的病毒(RG-EIAV-Cre)，从而在投射到LHb或者VTA的VP神经元中选择性敲除DRD3，进而评估这种操作对可卡因渴求行为的影响。
令人惊奇的是，在投射到LHb的VP神经元中敲除DRD3会减少戒断后渴求测试中有效的鼻触次数，而在投射到VTA的VP神经元中敲除DRD3对鼻触数没有明显影响，表明VP到LHb这条投射对可卡因渴求复发的调节依赖于VP中的DRD3信号转导（图四）。
图四 投射到LHb的VP DRD3+神经元的活性和其中的DRD3信号转导对诱导可卡因渴求的复发必须
这篇研究从分子和环路水平角度，发现重复的可卡因使用会导致VP中细胞亚群活性的改变，从而影响NAc中DA的释放和可卡因渴求的复发。
Pribiag, H., Shin, S., Wang, E. H., Sun, F., Datta, P., Okamoto, A., Guss, H., Jain, A., Wang, X. Y., De Freitas, B., Honma, P., Pate, S., Lilascharoen, V., Li, Y., & Lim, B. K. (2021). Ventral pallidum DRD3 potentiates a pallido-habenular circuit driving accumbal dopamine release and cocaine seeking. Neuron, S0896-6273(21)00328-7.