研究药物成瘾的机制时发现其与学习记忆有许多相似之处。从行为学角度来看，成瘾的某些主要特征被描述为记忆的另一种形式[2]，包括前述提到的成瘾条件反射方面的特点，例如：与药物有关的线索易导致复吸。从机制的角度讲，与药物成瘾相关的几种分子和细胞机制在学习记忆模型中也可见到。

　　例如：在海马CREB介导的转录及cAMP途径的活化与长时程增强现象密切相关[3]；神经营养因子的作用[4]，树突棘密度的增加[5] 在海马出现LTP及LTD时也能见到。Ca2+钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ(CaMKⅡ) 是学习和记忆的关键分子，CaMKⅡ作为细胞内Ca2+振荡的解码器，能够把Ca2+振荡的频率以某种特定的信号方式传递给相应的效应器，调控特异基因的表达以及突触的可塑性，最终影响机体的学习和记忆。阿片可以对CaMKⅡ 的活性起调控作用。实验表明： 向大鼠海马内微注射CaMKⅡ的特异性拮抗剂KN262 或者CaMKⅡ 的特异性反义寡核苷酸能明显降低大鼠的学习和记忆能力，同时伴随吗啡耐受和成瘾性的减弱，有力地说明CaMKⅡ影响学习和记忆是其干扰阿片耐受和成瘾的重要机制之一[6] 。更令人惊奇的是药物成瘾和学习记忆都伴随有谷氨酸能突触区神经元可塑性的改变， 例如：LTP与LTD发生时突触后神经元细胞膜兴奋性的改变在药物成瘾时谷氨酸能神经元突触上同样能见到。Ungless 等[7]报道大鼠单次注射可卡因就能使VTA 区谷氨酸能神经未梢与多巴胺神经元之间的突触传递增加。可卡因的作用明显是通过增强谷氨酸对突触后膜VTA 多巴胺能神经元的效能而不是增加释放量实现的，这与在海马及其它脑区LTP的产生非常类似。Ungless 据此推测：可卡因引起的长时程神经元可塑性变化与LTP的发生具有相似的分子机制。学习记忆在药物成瘾中居于重要的中心环节，药物成瘾是一种特殊的恶性学习记忆过程，这是当前国际成瘾医学领域的一个全新认识。

　　我室的研究显示：多次应用阿片类药物与单次应用效果不同，如：单次注射吗啡引起大鼠海马ACTH和β2内啡肽含量升高，而连续5 次注射后海马ACTH和β2内啡肽含量回降[8]；在离体培养的大鼠海马星形胶质细胞，低浓度吗啡对细胞生长无影响，而高浓度吗啡则明显抑制细胞生长[9] 。目前在研究与阿片成瘾相关的长时程行为可塑性变化的分子及细胞机制如：慢性应用阿片类药物引起的基因转录改变、蛋白质翻译以及突触结构变化等方面都取得了显著进展；同时发现这些机制与大脑的其它稳定功能改变如记忆的储存机制等非常类似。对药物成瘾记忆的分子机制研究不仅是防止复吸、根治毒瘾的必由之路，而且会对中枢神经系统神经元及行为可塑性变化的机制提供新的认识。

　　1 转录机制

　　基因表达的改变是神经元发生相对稳定的功能改变的机制之一[2] 。多次使用成瘾药物通过反复对细胞内信号转导途径的影响会引起神经元细胞核功能的改变，从而导致部分靶基因的转录速率发生变化，继而改变了神经元的活动，最终会使这些神经元相互作用的环路发生改变，结果表现为动物行为出现持久的变化。

　　已知调控神经元基因表达的转录因子达几百种之多，目前认为有两种转录因子与成瘾关系密切，分别是cAMP反应元件结合蛋白(Cyclic2AMP response2element2binding protein， CREB) 和ΔFosB。

　　1.1.1 CREB及cAMP途径的上调

　　受CREB调节转录的基因均包含有一个CRE结合位点，称为cAMP反应元件，共同序列是TGACGTCA， 位于其转录调节区域。目前在神经系统表达的许多基因中都发现了CRE位点的存在，包括编码神经肽，神经递质合成酶、信号蛋白以及其它转录因子的基因。CREB与CRE位点相结合形成一个二聚体，只有当其所有亚基133 位丝氨酸残基全部磷酸化后才能启动转录，这是因为只有磷酸化的CREB可以同接头蛋白CBP(又称为CREB结合蛋白，CREBbinding2protein) 发生作用，继而激活转录复合体。由于CREB133位丝氨酸残基可被蛋白激酶A (Protein kinase A，PKA)，Ca2+P钙调蛋白依赖的蛋白激酶IV 以及生长因子2Ras 途径调节的蛋白激酶所磷酸化，所以它代表了一个多重调节的会聚点，多种细胞内的信号转导途径都可以调节含CRE基因的表达。

　　CREB是首先发现的与药物成瘾密切相关的转录因子。它的活化意味着cAMP途径的上调，cAMP途径上调是目前建立最完善的药物成瘾时机体的一种适应机制。cAMP途径上调首先在培养的神经母细胞瘤及神经胶质瘤细胞中被发现，随即在慢性阿片类药物作用的中枢及外周神经系统也发现了这一现象。

　　由于阿片类药物通过Gi耦联受体使腺苷酸环化酶受到快速抑制，故cAMP途径的上调被视为持续使用阿片类药物后细胞维持内环境稳态的一种代偿性调节机制。

　　蓝斑(Locus coeruleus) 是研究阿片成瘾时cAMP途径上调分子机制的常见脑区[10] 。在此脑区cAMP途径上调是阿片成瘾时产生身体依赖及戒断反应的主要原因，其中CREB似乎起关键作用。慢性使用阿片类药物时在蓝斑发现CREB表达增加， 这可能是自身内稳态调节机制发挥作用的结果：首先阿片类药物抑制cAMP途径，导致活化的PKA 的减少及磷酸化的CREB处于低水平，通过CREB基因内的CRE位点的反馈使CREB转录增加。CREB诱导表达后与这些酶基因中存在的CRE位点相结合增加腺苷酸环化酶Ⅷ 和酪氨酸羟化酶的表达。但现在对阿片类药物依赖的发展过程中通过诱导CREB导致这些基因转录增加的更确切机制尚不十分清楚。

　　CREB及cAMP途径的上调似乎是相对短时程的，药物戒断后几天或一周就可恢复正常。在戒断的早期，这些变化会引起负面的情绪状态，但似乎并不直接导致与药物成瘾相关的长时程的行为异常。

　　1.1.2 ΔFosB

　　ΔFosB是Fos转录因子家族的一个成员，其与J un 家族的另一成员构成二聚体，形成激动蛋白(Activator protein21，AP21) 转录因子复合体。AP21 复合体与存在于多种基因转录调节区的AP21 位点(其共同序列为TGACPGTCA) 相结合后发挥效应。

　　急性应用成瘾药物会使伏隔核(Nucleus accumbens，NAc) 及背侧纹状体区(Dorsal striatum) 多种Fos家族成员快速表达，如：c2Fos， FosB， Fra21， Fra22[11] 。这种诱导也是非常短暂的，由于这些蛋白质及其mRNA 的不稳定，应用成瘾药物后4～12 h 就会逐渐分解。然而，经过生化修饰的ΔFosB异构体虽然开始诱导表达量比较少，但由于其高度稳定性，随着成瘾药物的反复使用而逐渐积累，最终成为这些神经元中主要的Fos样蛋白。

　　这种异乎寻常的稳定性存在于ΔFosB蛋白本身，并不存在于其mRNA； 同Fos家族的其它成员一样，其mRNA 也相对不稳定。

　　结果，ΔFosB可存在于大脑内相当长时间。这种现象是许多类型成瘾药物的一种共同反应。慢性应用阿片类、可卡因、苯丙胺、尼古丁、非那西汀、酒精等都已经发现在NAc 及背侧纹状体区出现ΔFosB的诱导表达。这种诱导似乎特异发生于含强啡肽的中型多棘神经元，诱导的细胞方式也似乎是成瘾药物所特有的。例如，慢性使用安定类药物虽然也可在NAc 及背侧纹状体观察到ΔFosB的诱导表达，但这种诱导发生于中型多棘神经元的其它亚群。ΔFosB的发现很有意义，因为它提供了建立于蛋白质稳定性基础上的一种神经元及行为可塑性变化机制，通过这种机制，当药物摄入停止后，药物诱导的基因表达改变将持续很长时间。

　　ΔFosB的表达是已知使用成瘾药物后大脑的最长时程的分子变化。此外，ΔFosB以恒定速度水解，在药物戒断后1 至2 个月恢复正常。这意味着ΔFosB自身单独不可能中介大脑发生的极其长期的功能改变以及与成瘾相关的行为变化。

　　除了CREB及ΔFosB外，可能还有许多种转录因子与药物成瘾所致的大脑适应性改变有关。例如：糖皮质激素受体也是与药物成瘾相关含锌指结构的转录因子[12]，但目前还没有发现这些蛋白象CREB或ΔFosB一样专一在慢性药物成瘾时发挥作用。

　　在发育过程中，基因表达的永久改变，如与器官发生，细胞分化相关的基因表达改变，被认为是通过使基因组结构发生稳定的变化而发生的，也许在成年神经元，慢性使用成瘾药物时也会使基因组的结构产生相似的变化。随着对基因组结构和功能了解的逐步深入，对此课题的直接研究将很快可以付诸实施。

　　2 转录后机制

　　以上基因转录的改变仅代表细胞内蛋白水平改变的几个可能机制，其它机制还包括：mRNA 翻译、蛋白质降解以及在一个神经元内蛋白质作用靶点的改变等。与对基因转录的研究相比，这方面的研究很少，但转录后机制也非常重要。

　　早先提到：神经元内cAMP途径上调是机体产生药物耐受和依赖的一个重要机制。cAMP途径上调的一个重要组成部分是在特定神经元内PKA 的数量增加。大量的证据表明： PKA 亚单位的诱导表达并不是在转录水平发生的。例如：在大脑特定区域PKA 免疫活性的增加，并不与观测到的mRNA 水平的变化相一致。而且CREB和ΔFosB并不导致PKA 亚单位表达的变化，PKA 亚单位基因启动子中并不包含确定的这些调节转录因子的反应元件。相反，在细胞培养中发现： PKA 的数量增加可能是通过减少其亚单位的降解而发生的[13] 。根据这个解释，阿片类药物抑制了腺苷酸环化酶活性，引起cAMP的减少，大多数PKA 分子以不易降解的非活性全酶形式存在， PKA 亚单位逐渐积聚直到一个新的平衡为止。当停止使用阿片类药物时，腺苷酸环化酶去抑制，细胞cAMP水平上升，就导致细胞内过量的PKA 活化。

　　受体的敏感性调节是药物成瘾特别是耐受时另一转录后调节的机制。引起药物耐受的精确机制现在了解还不充分，可能与受体分离及内吞后的磷酸化有关。对这一机制的细节研究得最充分的是β2肾上腺素受体，同样的机制也见于是成瘾药物作用目标的G 蛋白耦联受体， 如阿片， 多巴胺及大麻酯受体[14] 。配体与受体结合后导致G 蛋白受体激酶(G2Protein2re2 ceptor kinases， GRKS) 的磷酸化，这些磷酸化的受体与Arrestin 相连，通过耗能过程引起受体内吞。受体可以保持内在化状态很长时间，最终它可以去磷酸化，返回胞膜或被蛋白酶降解。在转录和翻译没有发生变化的情况下，受体的功能因此也可以受到显著的调节。目前已经证明GRK2Arrestin 系统与阿片耐受有关[15] 。尽管去除激动剂后，受体的有效性将发生变化，但在这些系统已经产生的适应如GRKS 及Arrestin 水平改变可能会导致药物成瘾时更为稳定的行为方面的变化。

　　3 突触结构的调节

　　最近，一些研究者指出：反复使用成瘾药物会引起大脑特定神经元结构的改变。例如：反复使用阿片类药物会减小中脑腹侧被盖区(Ventral tegmental area，VTA) 多巴胺能神经元胞体及树突的直径和大小[16] 。这一改变对功能的影响目前尚不清楚，但他们可能反映了多巴胺能神经元活动的下调，导致药物戒断时烦躁不安的状态。相反， 反复使用可卡因或苯丙胺会增加NAc 区中型多棘神经元及中前脑皮层锥体神经元(都接受多巴胺能支配) 树突分支点及树突棘的数量[17] 。更重要的是，这些变化停用药物后至少一个月仍然存在，被认为是代表了在某些成瘾动物模型中所见到的对药物反应的近乎永久敏化的神经基础，但是这些树突的变化与行为反应敏化之间的联系尚属推测。

　　慢性使用阿片类药物还会使成年大鼠海马新生神经元数量减少[18] 。尽管这些神经再生的功能尚待研究，但于已存在的海马神经环路中这些新生神经元及它们之间的整合可能参与了某种方式的学习和记忆过程。如果正确的话，药物诱导的神经再生调节可引起相对稳定的海马功能的变化，结果导致成瘾时一些长时间的认知改变。

　　显然，这些发现提出了在药物成瘾记忆的分子和细胞机制中是否存在改变神经元结构和神经再生方面的问题。对于VTA2NAc 途径的研究表明： 神经营养因子也有作用。例如：灌注脑源性神经营养因子(BDNF) 进入VTA 区会加强药物成瘾的行为改变[19]；反之，灌流胶质细胞来源的神经营养因子(GDNF) 将产生相反的作用[20] 。而且，慢性使用阿片类或可卡因会引起这两种神经营养因子细胞内信号传导通路的改变以及其它神经营养因子系统的改变。这些结果意味着成瘾药物改变了神经营养因子的功能，继而中断了这些营养因子在维持神经元功能内稳态方面的作用。滥用的药物，开始作用于G 蛋白耦联受体或配体门控通道，可能通过存在于传统的第二信使系统及蛋白酪氨酸激酶系统之间广泛的交叉(串线) 作用而影响神经营养因子的功能。已知神经营养因子在发育中诱导了持久的变化，如染色质结构的改变，这些因子在介导与药物成瘾相关的长时程可塑性变化方面也可能起到关键作用。

　　虽然如此，与阿片成瘾记忆一样，到目前为止，没有一种与学习记忆模型相关的分子及细胞机制能解释永久存在的记忆机制。在阿片成瘾及学习记忆两个领域， 关键的挑战是等同的：是什么样稳定的分子及细胞改变导致了长时程的行为适应? 建立并维持这些长时程适应的分子及细胞事件是如何发展的? 这些分子及细胞是通过什么途径改变了神经环路，最终导致复杂的行为变化？只有通过整合的手段，在分子、细胞、神经环路及行为水平建立因果联系，才有可能理解永久性神经元及行为可塑性改变的基础，从而解释阿片成瘾记忆的机制。

　　参考文献：

　　[1] Leshner A I. Addiction is a brain disease， and it matters [J] . Science， 1997，278(5 335) ：45 -47.

　　[2] Berke J D， Hyman S E. Addiction， dopamine， and the molecular mecha2 nisms of memory[J] . Neuron， 2000，25(3)：515 -532.

　　[3] Yin J C， Tully T. CREBand the formation of long2term memory[J] . Curr Opin Neurobiol， 1996，6(2) ：264 -268.

　　[4] Schuman E M. Neurotrophin regulation of synaptic transmission [J] . Curr Opin Neurobiol， 1999，9(1) ：105 -109.

　　[5] Luscher C， Nicoll R A， Muller D. Synaptic plasticity and dynamic modula2 tion of the postsynaptic membrane[J] . Nature Neurosci， 2000，3(6)：545 550.

　　[6] 楼丽广， 裴钢. 钙调蛋白依赖的蛋白激酶Ⅱ调控阿片耐受和成瘾的分子机制[J] . 复旦神经生物学讲座， 1999， ⅩⅤ： 113 119.

　　[7] Ungless M A， Whistler J L . Single cocaine exposure in vivo induces long2 term potentiation in dopamine neurons[J] . Nature， 2001，411 (6 837) ：583 -587.

　　[8] 王建， 黎海蒂， 徐海伟， 等. 重楼皂甙对急性吗啡耐受大鼠痛反应及海马ACTH和β2EP 含量的影响[J] . 第三军医大学学报， 2000， 22(12) ：1142 -1144.

　　[9] 熊加祥， 黎海蒂， 吴旋. 吗啡、纳络酮对培养星形胶质细胞谷氨酸摄取功能的影响[J] . 第三军医大学学报， 2001，23(12) ：1436 1438.

　　[10] Nestler E J， Aghajanian G K. Molecular and cellular basis of addiction [J] . Science， 1997，278(5335)：58 -63.

　　[11] Kelz M B， Nestler E J . ΔFosB： A molecular switch underlying long2term neural plasticity[J] . Curr Opin Neurol， 2000，13(6)：715 -720.

　　[12] Piazza P V. Glucocorticoids as a biological substrate of reward ：physiologi2 cal and pathophysiological implications[J] . Brain Res Rev， 1997，25 (3) ：359 -372.

　　[13] Boundy V A. Regulation of cAMP2dependent protein kinase subunit ex2 pression in CATH and SH2SY5 Y cells[J] . J Pharmacol Exp Ther， 1998， 286(2) ：1058 -1065.

　　[14] Ferguson S S. Molecular mechanisms of G protein2coupled receptor desen2 sitization and resensitization [J] . Life Sci， 1998， 62(17218) ： 1561 1565.

　　[15] Bohn L M. μ2Opoid receptor desensitization by β2arrestin22 determines morphine tolerance but not dependence [J] . Nature， 2000，408(6813)：720 -723.

　　[16] Sklair2Tavron L. Chronic morphine induces visible changes in the morphol2 ogy of mesolimbic dopamine neurons [J] . Proc Natl Acad Sci U S A， 1996，93(20) ：11202 -11207.

　　[17] Robinson T E， Kolb B. Alterations in the morphology of dendrites and dendritic spines in the nucleus accumbens and prefrontal cortes following repeated treatment with amphetamine or cocaine [J] . Eur J Neurosci， 1999，11(5) ：1598 -1604.

　　[18] Eisch A J . Opiates inhibit neurogenesis in the adult rat hippocampus[J] .Proc Natl Acad Sci USA， 2000，97(13) ：7579 -7584.

　　[19] Horger B A. Enhancement of locomotor activity and conditioned reward to cocaine by brain2derived neurotrophic factor [J] . J Neurosci， 1999， 19 (10) ：4110 -4122.

　　[20] Messer C. Role of GDNF in biochemical and behavioral adaptions to drugs of abuse[J] . Neuron， 2000，26(1)：247 -257.