過(guò)去認(rèn)為成癮主要是神經(jīng)元的問(wèn)題，但現(xiàn)在發(fā)現(xiàn)支持細(xì)胞：星形膠質(zhì)細(xì)胞也深度參與。然而，可卡因如何改變它們的基因活動(dòng)還不清楚。

2025年12月17日，西奈山伊坎醫(yī)學(xué)院Eric J. Nestler在Science Advances發(fā)表：Astrocytic CREB regulates transcriptomic, neuronal, and behavioral responses to cocaine，揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞中的CREB調(diào)控可卡因引起的轉(zhuǎn)錄組、神經(jīng)元及行為反應(yīng)。

研究發(fā)現(xiàn)，星形膠質(zhì)細(xì)胞展現(xiàn)出強(qiáng)烈且情境特異性的轉(zhuǎn)錄特征，其中環(huán)磷酸腺苷反應(yīng)元件結(jié)合蛋白（CREB）被鑒定為可卡因誘導(dǎo)的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄調(diào)控因子。通過(guò)CUT&RUN（靶點(diǎn)下切割與核酸酶釋放測(cè)序）技術(shù)，進(jìn)一步證實(shí)，可卡因可增強(qiáng)星形膠質(zhì)細(xì)胞中CREB對(duì)DNA的結(jié)合。利用病毒介導(dǎo)的方法特異性操控伏隔核星形膠質(zhì)細(xì)胞中的CREB活性，并結(jié)合成癮相關(guān)行為實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB增強(qiáng)了可卡因的獎(jiǎng)賞性和強(qiáng)化作用。此外，作者還揭示了其潛在分子機(jī)制：星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB通過(guò)調(diào)節(jié)胞內(nèi)鈣動(dòng)態(tài)，并選擇性增強(qiáng)D1型中等多棘神經(jīng)元的活動(dòng)，從而影響可卡因相關(guān)行為。

圖一 可卡因成癮中星形膠質(zhì)細(xì)胞的階段特異性轉(zhuǎn)錄響應(yīng)

為模擬可卡因使用障礙（CUD）的不同階段，雄性小鼠接受了10天的可卡因或鹽水自身給藥訓(xùn)練，隨后經(jīng)歷30天強(qiáng)制戒斷并被分為四組：戒斷組（直接取自飼養(yǎng)籠）、初次藥物暴露組、無(wú)藥情境再暴露組（注射鹽水后返回操作箱）和帶藥情境再暴露組（注射可卡因后返回操作箱）。

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結(jié)果：

轉(zhuǎn)錄組分析顯示，伏隔核（NAc）星形膠質(zhì)細(xì)胞在各條件下均發(fā)生顯著變化：帶藥情境再暴露組差異表達(dá)基因最多且90%以上下調(diào)，而初次暴露和無(wú)藥再暴露以基因上調(diào)為主，戒斷組變化最弱；典型標(biāo)志物如 Slc1a2 和 Slc7a11 下調(diào)、Gfap 上調(diào)，符合反應(yīng)性星形膠質(zhì)細(xì)胞特征。共表達(dá)網(wǎng)絡(luò)（MEGENA）鑒定出多個(gè)功能模塊：例如 c1_4/c1_5 在戒斷和初次暴露中上調(diào)但在帶藥再暴露中下調(diào)，包含 Aqp4、Slc1a2 等關(guān)鍵基因；c1_6 特異關(guān)聯(lián)戒斷，c1_16 則富集于帶藥再暴露。GO分析揭示各階段激活不同通路：帶藥再暴露涉及轉(zhuǎn)運(yùn)體活性，無(wú)藥再暴露關(guān)聯(lián)細(xì)胞黏附，初次暴露以酶活性為主，戒斷則富集鈣信號(hào)與激酶活性。上游調(diào)控分析預(yù)測(cè) SREBF1、SMAD3 和 CREB1 為關(guān)鍵調(diào)控因子。尤為重要的是，跨物種 RRHO2 分析顯示，小鼠戒斷和帶藥情境再暴露的星形膠質(zhì)轉(zhuǎn)錄特征與人類男性 CUD 患者高度趨同，而初次藥物暴露則明顯偏離。這些結(jié)果表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞在成癮進(jìn)程中呈現(xiàn)階段特異性重編程，其中復(fù)吸和戒斷狀態(tài)更真實(shí)反映人類CUD病理，為靶向星形膠質(zhì)開(kāi)發(fā)抗成癮策略提供了重要依據(jù)。

圖二 NAc星形膠質(zhì)細(xì)胞中的CREB調(diào)控可卡因的獎(jiǎng)賞和強(qiáng)化效應(yīng)

鑒于神經(jīng)元CREB在NAc調(diào)控成癮行為的作用已被廣泛證實(shí)，作者探究了星形膠質(zhì)細(xì)胞中的CREB是否也參與可卡因獎(jiǎng)賞。作者利用CREB-floxed小鼠和星形膠質(zhì)特異性AAV病毒在NAc中實(shí)現(xiàn)CREB的過(guò)表達(dá)（CREB-OE）或敲除（CREB-KO）。

結(jié)果：

在條件性位置偏愛(ài)（CPP）實(shí)驗(yàn)中，僅雄性小鼠表現(xiàn)出顯著效應(yīng)：CREB-OE增強(qiáng)對(duì)可卡因的偏好，而CREB-KO則削弱該偏好；雌性無(wú)論過(guò)表達(dá)或敲除均無(wú)行為改變且可卡因處理后其NAc星形膠質(zhì)細(xì)胞中pCREB水平未升高，提示該通路在雌性中不被激活。隨后在雄性Long-Evans大鼠中進(jìn)行可卡因自身給藥實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)CREB-OE組在10天訓(xùn)練期間攝入更多可卡因，并在24小時(shí)后的覓藥測(cè)試（T1）中表現(xiàn)出更強(qiáng)的動(dòng)機(jī)：有效杠桿按壓更頻繁、首次按壓潛伏期更短、早期按壓間隔更密集。盡管30天戒斷后的第二次測(cè)試（T2）中總按壓次數(shù)無(wú)差異，但CREB-OE組仍顯示出更短的首次按壓潛伏期和測(cè)試初期更急切的按壓模式，表明其復(fù)吸傾向持續(xù)存在。綜上，NAc星形膠質(zhì)細(xì)胞中的CREB以雄性特異性方式雙向調(diào)控可卡因的獎(jiǎng)賞、強(qiáng)化及覓藥行為，在成癮與復(fù)吸中發(fā)揮關(guān)鍵作用。

圖三 NAc星形膠質(zhì)細(xì)胞的鈣瞬變受可卡因和CREB調(diào)控

作者通過(guò)CUT&RUN-seq鑒定出鈣泵基因 Atp2b1 是星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB的直接靶基因。為探究重復(fù)可卡因暴露過(guò)程中星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣信號(hào)的動(dòng)態(tài)變化，研究團(tuán)隊(duì)在雄性CREB-floxed小鼠NAc中特異性過(guò)表達(dá)（CREB-OE）或敲除（CREB-KO）CREB，并結(jié)合條件性位置偏愛(ài)（CPP）范式與光纖記錄實(shí)時(shí)記錄鈣瞬變。

結(jié)果：

單次可卡因注射顯著增加對(duì)照組星形膠質(zhì)細(xì)胞鈣瞬變頻率，而CREB-OE組反應(yīng)減弱，CREB-KO組則完全無(wú)反應(yīng)；經(jīng)過(guò)重復(fù)暴露后，所有組均不再出現(xiàn)鈣反應(yīng)增強(qiáng)，表明存在適應(yīng)性耐受。對(duì)照組鈣反應(yīng)隨重復(fù)給藥逐漸衰減，CREB-OE組該適應(yīng)過(guò)程被削弱，CREB-KO組則缺失初始反應(yīng)。在CPP測(cè)試階段，整體鈣信號(hào)（AUC）在對(duì)照組進(jìn)入任一環(huán)境時(shí)均下降，CREB-OE組僅在可卡因配對(duì)環(huán)境中下降，而CREB-KO組在鹽水環(huán)境中短暫升高。分段分析進(jìn)一步顯示，在進(jìn)入可卡因配對(duì)環(huán)境時(shí)，三組最初均出現(xiàn)鈣信號(hào)抑制，但隨后對(duì)照組恢復(fù)基線，CREB-OE組持續(xù)抑制，而CREB-KO組反而顯著升高。這些結(jié)果表明，星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB不僅調(diào)控可卡因誘導(dǎo)的急性鈣反應(yīng)，還塑造其在重復(fù)暴露和情境回憶中的動(dòng)態(tài)適應(yīng)性，從而可能介導(dǎo)其對(duì)成癮相關(guān)行為的關(guān)鍵作用。

圖四 NAc星形膠質(zhì)CREB通過(guò)D1-MSN選擇性增強(qiáng)可卡因獎(jiǎng)賞

星形膠質(zhì)細(xì)胞的鈣信號(hào)已被證明能調(diào)控神經(jīng)元活動(dòng)，且越來(lái)越多證據(jù)顯示其作用具有神經(jīng)元亞型選擇性。為此，作者探究了NAc中星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB是否差異調(diào)節(jié)D1型和D2型中等多棘神經(jīng)元（D1-MSNs 和 D2-MSNs）。利用D1-tdTomato報(bào)告小鼠，在腦片上進(jìn)行電生理記錄發(fā)現(xiàn)：星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB過(guò)表達(dá)（CREB-OE）顯著增強(qiáng)鄰近D1-MSNs的自發(fā)興奮性突觸電流（sEPSC）幅度，但不影響其頻率；對(duì)D2-MSNs則無(wú)此效應(yīng)。此外，兩類神經(jīng)元的抑制性突觸電流（sIPSC）均未受影響，表明CREB的作用具有突觸類型和神經(jīng)元亞型雙重選擇性。為驗(yàn)證這一機(jī)制是否介導(dǎo)行為效應(yīng)，作者結(jié)合星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB操控與D1-MSN特異性Gi-DREADD技術(shù)。在CPP實(shí)驗(yàn)中，當(dāng)在可卡因配對(duì)訓(xùn)練期間用CNO抑制D1-MSN活性時(shí)，即使星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB過(guò)表達(dá)，小鼠也不再形成對(duì)可卡因環(huán)境的偏好，而對(duì)照組和單純CREB-OE組均表現(xiàn)出顯著偏好。綜上，星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB通過(guò)選擇性增強(qiáng)D1-MSN的谷氨酸能輸入來(lái)促進(jìn)可卡因獎(jiǎng)賞效應(yīng)，而該通路是其調(diào)控成癮相關(guān)行為的關(guān)鍵機(jī)制。

本研究發(fā)現(xiàn)，NAc星形膠質(zhì)細(xì)胞的轉(zhuǎn)錄組對(duì)可卡因自身給藥產(chǎn)生強(qiáng)烈且情境特異的響應(yīng)，并與人類可卡因使用障礙高度相似。作者鑒定出CREB是驅(qū)動(dòng)這一轉(zhuǎn)錄變化的關(guān)鍵因子并證明星形膠質(zhì)細(xì)胞CREB通過(guò)調(diào)控鈣信號(hào)，選擇性增強(qiáng)D1-MSN的活性，從而促進(jìn)可卡因的獎(jiǎng)賞和強(qiáng)化效應(yīng)，揭示了星形膠質(zhì)細(xì)胞在成癮中的主動(dòng)調(diào)控作用。

文章來(lái)源

10.1126/sciadv.aea2419

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