Biol Psychiatry丨基因调控减少毒品记忆，防止复吸

2025年2月8日，美国精神病学会Christopher W. Cowan团队在Biological Psychiatry发表“Epigenetic control of an auxiliary subunit of voltage-gated sodium channels regulates the strength of drug-cue associations and relapse-like cocaine seeking”，提示电压门控钠通道辅助亚基的表观遗传调控影响药物线索关联强度及可卡因复吸样行为。

非法药物的反复使用会产生药物-线索关联，会增加物质使用障碍患者的复吸易感性。组蛋白去乙酰化酶5（HDAC5）在调节药物-线索关联的形成中起着关键作用，但其潜在机制仍不清楚。作者综合运用分子生物学、细胞培养、串联质谱分析、去乙酰化酶活性测定、免疫共沉淀以及分子动力学模拟等方法，来评估HDAC5的结构-活性关系。在雄性和雌性Long - Evans大鼠中，通过病毒介导在伏隔核（NAc）中表达HDAC5突变体以测试其对可卡因静脉自身给药（SA）和线索诱发的可卡因觅药行为的影响。还评估了Scn4b对伏隔核固有兴奋性和线索诱发的奖赏觅求行为的影响。作者发现，位于HDAC5催化结构域附近的两个保守半胱氨酸对于其固有的去乙酰化酶活性是必需的，并且伏隔核中棘神经元中的HDAC5去乙酰化酶活性对于限制类似复吸的线索诱发的可卡因觅药行为是必要的。此外，HDAC5通过去乙酰化酶依赖性地抑制Scn4b的表达，降低伏隔核中棘神经元的固有兴奋性，从而限制可卡因（而非蔗糖）的觅药行为。    

图一 HDAC5中形成二硫键的半胱氨酸是其固有去乙酰化酶活性所必需的作者使用针对IIa类HDAC优化的底物在体外测试了它们在HDAC5相关去乙酰化酶活性中的作用。半胱氨酸突变体几乎没有表现出去乙酰化酶活性。此外，单个半胱氨酸突变体显示出去乙酰化酶活性部分降低，这表明两个半胱氨酸对于HDAC5的酶活性都很重要。作者通过使用AlphaFold和HDAC4的晶体结构，以乙酰化赖氨酸H3K9为底物，对带有和不带有二硫键连接的半胱氨酸的HDAC5进行分子动力学模拟，探索了C696 - C698二硫键的潜在酶学重要性。天冬氨酸D789在将底物定位到催化口袋中起作用，并且是HDAC4去乙酰化酶活性所必需的。对C696和C698之间的二硫键进行建模后，D789转向催化口袋，增加了D789与乙酰化赖氨酸H3K9底物的接近程度，这可能通过促进底物结合来辅助催化活性。    

   图二 HDAC5的固有酶活性是限制线索诱发的可卡因觅药行为恢复所必需的在野生型HDAC5（HDAC5 - WT）或HDAC5 - 3SA中存在CSCS突变，并不会改变3XFlag - HDAC5在大鼠NAc神经元中依赖磷酸化的亚细胞分布。接下来，作者测试了CSCS突变体是否会改变HDAC5对线索诱导的可卡因觅药行为的抑制作用。利用腺相关病毒2介导在雄性和雌性大鼠的伏隔核中表达HDAC5 - 3SA、HDAC5 - CSCS、HDAC5 - 3SA - CSCS或GFP，并让它们按递增固定比率（FR）程序自行注射可卡因。在固定比率1（FR1）阶段，3SA - CSCS组的主动杠杆按压次数高于3SA组和CSCS组，但在固定比率3（FR3）和固定比率5（FR5）阶段，这种差异恢复正常，并且在整个研究过程中，各组的可卡因注射量均无差异。经过7天的家笼戒断期后，未观察到各组在消退行为上存在差异。然而，HDAC5 - 3SA能够减少线索诱导的可卡因觅药行为的恢复，而HDAC5 - CSCS和HDAC5 - 3SA - CSCS突变体均对线索诱发的觅药行为没有影响，这表明伏隔核中HDAC5固有的去乙酰化酶活性对于限制线索诱发的可卡因觅药行为的恢复是必要的。 

    

图三 降低HDAC5靶基因Scn4b的表达可限制MSN的兴奋性 此前对大鼠NAc MSNs中HDAC5 - 3SA抑制的转录本进行分析后发现，与电压门控离子通道和固有兴奋性相关的基因显著富集，其中包括编码电压门控钠通道辅助亚基的钠通道β4亚基。免疫组织化学结果显示，SCN4B在纹状体中高度富集。对小鼠伏隔核单核RNA测序数据集的分析表明，Scn4b mRNA仅在D1型和D2型中棘神经元中表达。此外，HDAC5 - 3SA可显著降低伏隔核中Scn4b mRNA的水平，而HDAC5 - 3SA - CSCS和HDAC5 - CSCS则无此作用，这表明HDAC5的去乙酰化酶活性是降低Scn4b mRNA表达所必需的。作者接下来测试了Scn4b对伏隔核中棘神经元兴奋性的影响，AAV2 - shScn4b可显著降低中棘神经元的兴奋性，增强动作电位幅度适应性，缩短最后一个动作电位出现的时间，并缩短动作电位串的持续时间，但不改变阈电流或第一个动作电位的幅度。按性别对大鼠进行分组分析时，未观察到明显的性别差异。    总结


本研究表明伏隔核中棘神经元的固有兴奋性是形成持久药物- 线索关联的一个主要因素，并揭示了钠通道调节剂SCN4B是维持伏隔核中棘神经元放电频率和复吸样可卡因觅药行为的关键组成部分。以SCN4B为靶点，揭示降低中棘神经元兴奋性从而抑制觅药行为的机制，有望开发出更有效的治疗方法，降低物质使用障碍（SUD）患者的复吸易感性。

文章来源

https://doi.org/10.1016/j.biopsych.2025.01.027

《动物行为实验指南》共674页，涵盖了常见的实验动物，如小鼠、大鼠和斑马鱼，详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导，帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段，减少了查阅文献和寻找方法的时间，成为各类科研人员的重要参考资料。


《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型，包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下，都详细介绍了多个经典的实验范式，涵盖了超过100种实验方法。

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