文献精读 | 氯胺酮的双重作用限制成瘾倾向

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前言

INTRODUCTION

    随着麻醉药物氯胺酮的快速抗抑郁作用被发现，越来越多研究人员关注到麻醉药物的治疗作用。然而，氯胺酮也因其分离麻醉效应，使得人们在使用时对其成瘾性产生担忧。

   啮齿类动物的研究表明，氯胺酮存在成瘾的风险。早期的微透析实验显示，氯胺酮会诱导伏隔核(NAc)中多巴胺的普遍增加——这是包括可卡因在内的成瘾药物的标志。此外，行为学研究表明，氯胺酮在大鼠中会引起奖赏和强化行为表现，这也是成瘾药物的另一个特征。由于氯胺酮药理学作用的复杂性，其对边缘奖赏系统和行为表现的长期效应仍然不清楚。例如，尚不清楚氯胺酮是否会产生类似成瘾药物引起的突触可塑性改变，其中突触可塑性改变是驱动早期适应行为并最终引起强迫性药物寻求行为的基础。因此，作者基于成瘾性药物研究的共同机制和行为表现利用荧光指示剂和递质检测探针结合离体电生理和行为学手段，探究氯胺酮是否会增强边缘系统的多巴胺释放以及突触和行为学改变。

方 法

METHODS

急性运动增加和行为敏化

    开放旷场实验观察小鼠在分别给予生理盐水、氯胺酮和可卡因引起的运动表现。

    行为敏化判断标准为敏化指数：重复给药5天引起小鼠敏化，行为测试当天注射药物后30 min的总距离除以给药第1天的距离。

自身给药

   利用药物的正性强化作用，通过一定条件控制，使动物建立起行为与奖赏之间的联系，从而模拟人类药物滥用的行为自身给药。将小鼠单独放置在具响应杆和非响应杆的操作盒子中，并按照固定比率(FR)进行训练。按下响应杆，打开提示灯10秒(1hz，1s)，并注射指定的药物。每次注射后都有20秒的暂停，在此期间按压杠杆不会触发任何反应。

结 果

RESULTS

氯胺酮引起行为强化和NAC 多巴胺增加

    旷场实验结果显示，30mg·kg−1氯胺酮单次注射产生类似可卡因(15mg·kg−1）的运动增加效应（图1a，b）。作者进一步测试了氯胺酮的奖赏和强化特性(图1c)。在小鼠自身给药实验中，氯胺酮注射次数与可卡因相当（图1d，e）。考虑到成瘾药物的特征性强化行为表现，作者利用多巴胺递质探针(dLight1.1；图1f)来测量多巴胺含量。单次腹腔注射氯胺酮在NAc中引起多巴胺瞬时增加，其幅度与可卡因相似，但持续时间比可卡因引起DA增加短。

▲ 图 1

VTA DA神经元去抑制

    腹腔注射氯胺酮导致持续5 min多巴胺神经元活性增加(图2b)，这与NAc中观察到的多巴胺释放的快速动力学结果一致。相比之下，可卡因降低了VTA中多巴胺神经元的活性(图2b)。在VTA GABA神经元中，作者观察到氯胺酮诱导了强烈而持续的活动抑制效应(图2c)，而可卡因并不影响这些神经元的活性。这表明氯胺酮抑制VTA GABA神经元从而去抑制VTA DA神经元。为探究氯胺酮引起DA神经元和DA释放的快速动力学机制，作者特异性敲除VTA GABA神经元NMDAR受体表达，发现氯胺酮抑制VTA GABA神经元作用消失，同样氯胺酮诱发的NAC多巴胺释放也减少(图2f，g)。为了进一步验证以上去抑制环路，作者通过光遗传学抑制VTA GABA神经元，发现激光照射后氯胺酮诱导的多巴胺瞬变变小(图2j)。

▲ 图 2

快速关闭动力学和NMDAR拮抗

    氯胺酮诱发的多巴胺瞬变反应（图1g）和多巴胺神经元活性（图2b）在几分钟内衰减。这与芬太尼相反，芬太尼通过去抑制导致了一种长期的、缓慢衰减的NAc多巴胺瞬变。为探索其他可能的抑制机制，作者观察了氟非那静N芥治疗后多巴胺神经元的活性（FNM；图3a，b）。这种不可逆的D2R拮抗剂延长了多巴胺神经元对氯胺酮的反应(图3c)，也减少了可卡因诱导的多巴胺神经元的自身抑制(图3d)。

    接下来，作者采用离体电生理学记录检测药物诱导的突触可塑性。与可卡因相比，氯胺酮并没有诱导典型的内向整流电流(图3f，g)。为分析诱导可塑性的时间要求，作者通过光遗传学技术激活多巴胺神经元(图3h)，结果可见15 min的刺激参数未影响突触可塑性，但60 min的刺激增加了整流指数(图3i)。

    以往研究表明，多巴胺神经元激活的持续时间是由“药物滥用”诱导的突触可塑性的一个关键预测因素。因此，作者接下来每2或4 min静脉注射氯胺酮或可卡因，持续2小时，使两种药物引起的NAc中多巴胺水平的增加幅度和持续时间相当（图3j，k）。在注射可卡因的小鼠中，VTA多巴胺神经元兴奋性突触的整流指数增加，但氯胺酮组并未出现该效应(图3l)。因此，对突触可塑性影响的可能机制是氯胺酮拮抗NMDARs：除了多巴胺的增加外，NMDARs的激活是VTA多巴胺神经元和D1R-MSNs上兴奋性突触增强所必需的。在膜片钳实验中，应用氯胺酮(50µM)强烈抑制NMDAR介导的突触电流并且阻断了急性脑切片中的长时程增强（图3m）。因此，在克服氯胺酮诱导的多巴胺效应的快速关闭动力学的重复用药方案中，氯胺酮的NMDAR拮抗作用仍然可以阻止诱导突触可塑性。

▲ 图 3

NAC缺乏药物诱发可塑性

    由于NAc D1-MSNs中FOS表达增加是药物诱发可塑性的早期指示，作者统计了单次注射氯胺酮后的NAC FOS表达水平。与可卡因不同，氯胺酮并不增加d1-MSNs Fos表达(图4a-c)。接下来，作者测试了早期的药物适应行为。通过给小鼠连续注射5天药物后，诱导戒断并再次进行药物暴露检测敏化行为。在最初4-5次药物注射，作者观察到了对氯胺酮和可卡因的短期敏化作用(图4d-f)。然而，在戒断7天和30天后进行测试时，氯胺酮产生了与基线相似的运动反应，而注射可卡因的小鼠中敏化则持续存在(图4d-f)。在停药14天后，氯胺酮注射小鼠没有观察到药物诱发的突触可塑性(图4g-i)。为测试成瘾标准，小鼠被允许在每天4个小时期间获取氯胺酮，每4天增加压杆比率（FR）。虽然这证实了氯胺酮的强化性质(图1d)，但到达FR2后，小鼠的自我给药减少了(图4j，k)。与自身服用可卡因相比，氯胺酮的注射次数和主动压杆次数更低（图4j、k）。因此，渐进比率的断点也低于使用可卡因观察到的值(图4l)，这表明氯胺酮自我给药的动机较低。实验证明氯胺酮诱发的突触可塑性缺失，并表明氯胺酮虽然有初始强化作用，但并不会诱导长期的运动敏化或不受控制的自我给药行为。

▲ 图 4

总 结

CONCLUSION

    本研究发现氯胺酮通过局部GABA神经元的回路效应间接作用于多巴胺系统产生奖赏和强化特性。中脑边缘系统中药物适应性突触可塑性的缺失表明氯胺酮的成瘾倾向受到其药理学的限制，VTA中D2R介导的对多巴胺神经元的抑制解释了快速关闭动力学，而NMDAR拮抗阻止了突触变化的诱导机制。

原始文献：

1Simmler LD, Li Y, Hadjas LC, Hiver A, van Zessen R, Luscher C. Dual action of ketamine confines addiction liability. Nature 2022; 608(7922): 368-373.

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