酒精使用障碍（Alcohol use disorders，AUDs）是一种复杂的脑部疾病，由反复酗酒与长期饮酒所引起。长期过度饮酒也会导致神经炎性反应与戒酒后焦虑行为。尽管炎性反应与AUDs有关，但饮酒和戒酒诱发的焦虑行为导致神经炎症的直接证据仍不清楚。NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3（The NOD-like receptor family pyrin domain containing-3，NLRP3）免疫激酶体协调先天免疫反应的关键分子复合物。研究表明，NLRP3在酒精诱导的神经免疫反应的调节中起着至关重要的作用。然而，抑制NLRP3是否以及如何改变酒精摄入和戒酒诱发的焦虑行为尚不清楚。2022年12月，南京医科大学马腾飞/周丽教授课题组在Journal of Neuroinflammation上发表了题为NLRP3 defciency decreases alcohol intake controlling anxiety-like behavior via modifcation of glutamatergic transmission in corticostriatal circuits的研究论文，研究发现NLRP3通过调控大脑皮质纹状体环路中的谷氨酸能传递来影响酒精摄入和戒酒诱导的焦虑样行为。

 

　　过去研究表明，慢性酒精暴露可激活NLRP3。为了确定酒精过饮是否会引起NLRP3的变化，作者将野生型小鼠分为两组，通过灌胃给予水或25%的酒精（图1A）。蛋白免疫印迹（Western blotting，WB）实验显示NLRP3在酒精组中的表达量高于水组（图1B）。为了研究NLRP3对酒精摄入量的影响，使用了NLRP3 KO小鼠。并对野生型小鼠和NLRP3 KO小鼠都进行了饮酒和戒断训练。数据显示，与WT组相比，NLRP3 KO的酒精摄入量逐渐减少（图1C-E）。这些结果表明NLRP3免疫酶的激活与过度饮酒有关。

 

　　研究表明，戒酒与酗酒均会导致焦虑，然而NLRP3是否与酗酒引起的焦虑行为是否有关仍不清楚。作者使用C57BL/6小鼠和NLRP3 KO小鼠构建酗酒模型（图2A-C）。通过旷场实验和高架十字迷宫实验检测小鼠焦虑样行为。在旷场实验中，NLRP3 KO小鼠在旷场中心区的活动时间显著增加（图2 D-E）。在高架十字迷宫实验中，NLRP3 KO小鼠在开放臂的活动时间及进入开放臂次数显著增加（图2 F-G）。此外，三组小鼠的运动能力均无明显差异。结果表明NLRP3下调可缓解酗酒戒断诱发的焦虑样行为。

 

　　作者在证明NLRP3下调可减少酗酒诱导的焦虑样行为后，进一步探究其背后的特定炎性反应机制。大脑内侧前额皮质（medial prefrontal cortex，mPFC）调节焦虑行为，纹状体（Striatum）与奖赏密切相关。首先，作者采用尼氏染色，发现NLRP3下调缓解酗酒引发的mPFC和Striatum脑区尼氏小体的损伤（图3 A）。再通过WB实验，发现NLRP3下调可进一步抑制其下游蛋白Caspase-1的表达（图3B-C）。最后，酶联免疫吸附试验表明NLRP3下调可抑制IL-1β和TNFα炎性因子的表达（图3D-E）。这些结果表明NLRP3下调可降低炎性级联信号转导和神经元损伤。

 

　　电生理结果显示：与酒精戒断后的WT鼠相比，NLRP3 KO小鼠在酒精戒断后，其纹状体中型多棘神经元配对脉冲比相对较高，其NMDAR/AMPAR介导的电流比值较低，这表明NLRP3的下调降低了由酗酒引起的NMDAR介导的谷氨酸能传递的异常增加（图4）。

 

　　由于纹状体主要接收来自mPFC的谷氨酸传递，那么长时程增强（LTP）刺激mPFC-纹状体回路是否可以阻断NLRP3对焦虑行为的影响呢？作者由此采用光遗传技术以LTP的方式刺激NLRP3 KO小鼠mPFC-纹状体回路，发现该方式确实阻断了NLRP3对焦虑行为和电生理参数的影响。作者采用光遗传技术检测条件性激活皮质纹状体环路对酗酒戒断诱发的焦虑样行为的影响（图5A-C）。与未给予光诱导的NLRP3 KO（NLR. KO+Alco）组相比，光激活皮质纹状体环路（NLR. KO+Alco+LTP）组小鼠在旷场中心区活动时间降低，提示光激活该环路翻转了NLRP3下调的抗焦虑作用（图5D）。离体电生理对行为学结果进行了进一步验证（图5E-G）。这些结果表明NLPR3下调减少焦虑样行为并调控谷氨酸能皮质纹状体环路。

 

　　作者想知道类似焦虑的行为是否会进一步改变饮酒情况。在焦虑样行为测试后，测量了2小时/4小时酗酒，以及戒断4天后24小时自愿饮酒（图6A）。戒断后1天，NLRP3 KO+Alco组的2小时/4小时饮酒量低于WT+Alco组，提示NLRP3下调减少了饮酒量（图6B）。然后，在戒断4天后，记录两组小鼠自愿饮酒2小时、4小时和24小时，结果显示，WT+Alco组和NLRP3+Alco组之间的酒精摄入量和水摄入量均无差异（图6C-D）。这些结果表明，酒精戒断焦虑进一步促进了酗酒，并且在戒酒4天后，在双瓶选择示范中，没有导致饮酒的持续增加。在测量酒精摄入量后，进一步确定了神经元损伤和炎症反应。结果发现，长期饮酒后，mPFC和纹状体中IL-1β的表达增加。NLRP3 KO+Alco组与WT+Alco组相比，纹状体中IL-1β的表达显著减少，这与NLRP3基因的敲除有关（图6g）。NLRP3 KO+Alco组mPFC和纹状体中TNFα的表达低于WT+Alco组（图6h）。以上结果表明，酒精戒断焦虑伴随着神经炎症进一步促进了酗酒。

 

　　为了进一步确定NLRP3在饮酒和行为中的作用，作者使用了NLRP3的抑制剂MCC950，测试MCC950对焦虑样行为和戒断自愿饮酒的治疗作用（图7A）。NLRP3 KO+Alco组的酒精摄入量低于WT+Alco组和MCC950+Alco组（图7B-C）。在训练结束时，对MCC950+Alco组小鼠进行5天的MCC950注射，检测MCC950对小鼠焦虑样行为和饮酒的影响。发现与NLRP3 KO+Alco组类似，MCC950+Alco组小鼠在高架十字迷宫实验中花在张开手臂上的时间和接触张开手臂的时间比WT+Alco组多（图7D-E）。在旷场实验中，MCC950+Alco组比WT+Alco组在中心区域花费的时间更多，这与NLRP3 KO+Alco组相似（图7F）。综上所述，NLRP3的药理抑制作用与NLPR3缺乏对类焦虑行为的影响相似。

 

　　综上所述，本文揭示了NLRP3级联信号通路与谷氨酸能传递之间的关系，发现酗酒小鼠mPFC-纹状体回路内NLRP3介导的谷氨酸能传递异常活跃，导致神经炎症和神经损伤，并引发焦虑样行为。该研究结果表明，NLRP3信号通路是酒精依赖症的重要调节因子，也是治疗酒精戒断症状的治疗靶点。