第二節　酒精對神經遞質、受體及第二信使系統的作用

酒精依賴的神經遞質基礎及各種遞質之間存在極其復雜的相互作用，遞質的作用又受到合成、釋放、酶解、再攝取、轉運以及細胞第二信號系統等因素的影響。

一、酒精對神經遞質及受體的作用

（一）多巴胺系統

多巴胺是兒茶酚胺合成過程中第一種神經活性物質，多巴胺在中腦內有兩個主要神經核群，一個位于黑質，其纖維主要投射到紋狀體，另一個核群位于 中腦腹側被蓋區（ventral tegmental area，VTA）即多巴胺A₁₀細胞所在地，其纖維主要向伏隔核、前額葉投射，后者可能是成癮物質獎賞作用的共同通路，其中多巴胺起著允許或閘門作用。

多巴胺能神經細胞主要定位于中腦腹側被蓋區，纖維主要投射至紋狀體。其中長纖維投射系統中的“愉快中樞”，是獎賞-強化系統的主要部分，在動物和人類的行為強化及藥物依賴行為過程中起關鍵作用。酒精對DA系統有明顯的興奮作用。DA系統對飲酒行為也有影響，在動物實驗中，給予DA受體激動劑，可以導致動物伏隔核和黑質DA水平下降，自發飲酒行為減少；給予DA受體拮抗劑，可導致邊緣系統及皮層DA水平上升和自發飲酒行為增加。

1.多巴胺與酒精強化作用

酒精的強化作用是指在使用酒精后人和動物能產生與飲酒相關的行為反應。小劑量飲酒能使大鼠伏隔核多巴胺釋放增多。多巴胺受體活性增加時，酒精的強化作用隨之增強。海洛因、可卡因穩定自身給藥的大鼠，在自身給藥行為消退后VTA內注射嗎啡、苯丙胺等均能恢復大鼠的自身給藥行為，苯丙胺、可卡因均能增加多巴胺能神經元的傳遞。用立體定位技術向大鼠伏隔核微量注射多巴胺受體激動劑右旋苯丙胺時，大鼠渴求酒精的操作行為反應的總數增加，而阻斷劑則使其操作行為的總數減少，且兩者的反應模式都發生改變。多巴胺受體阻斷劑能使大鼠在開始階段對酒精渴求行為受到抑制，但是之后則不起作用。用神經毒 6-羥多巴胺（6-hydroxydopamine）大部毀損大鼠中腦邊緣系統多巴胺能神經元（伏隔核93%、嗅結節85%、杏仁體98%），發現只是反應的模式發生改變，而未顯著影響操作行為反應的總數。研究中還發現了一個有趣的現象，6-羥多巴胺能阻斷可卡因但不能阻斷海洛因的自身給藥行為。以上研究表明，中腦邊緣系統的多巴胺在酒精的強化作用中起一定作用，但不是關鍵作用，且酒精的強化作用機制十分復雜，上述結果也提示，多巴胺在酒精的強化作用中的作用可能存在兩種可能：

（1）除中腦邊緣系統多巴胺神經元回路以外，另有神經回路介導酒精的強化作用，該回路即和中腦邊緣系統多巴胺神經元相互聯系、共同作用，也可能單獨作用。

（2）邊緣系統DA神經元大部損毀后，代償機制增加，使其對酒精的強化效應得以維持，如：①增加未毀損神經元DA的釋放；②突觸后膜DA受體親和力增加；③DA重吸收率降低。

2.多巴胺在戒斷癥狀中的作用

電生理研究表明，酒精戒斷時常伴有腹側被蓋核、伏隔核DA神經元活性降低，在酒精耐受和依賴階段由于酒精能使VTA到伏隔核的多巴胺釋放增多，而過多的多巴胺分泌可使神經元通過雙側突觸分泌強啡肽，作用于VTA突觸前神經元的κ阿片受體而抑制多巴胺的釋放，起到多巴胺釋放的開關作用，κ受體激動劑可產生厭惡反應，這種酒精慢性處理后強啡肽增加可能是多巴胺過度釋放的代償機制，與酒精戒斷反應時焦慮的發生有關。

3.多巴胺受體與酒精依賴

目前發現的多巴胺受體可分為5種亞型，即D₁、D₂、D₃、D₄、D₅。酒精依賴與多巴胺受體功能改變密切相關，多巴胺受體功能改變包括兩個方面，一受體數目增加或減少，二受體與多巴胺親和力發生改變。多巴胺可激活腺苷酸環化酶，GTP則可調節多巴胺受體的結構狀態。

（1）多巴胺受體在酒精強化效應中的作用：

Mobre發現，已形成慢性自身給藥的猴子，其紋狀體伏隔核處D₁受體的密度提高。PCR技術發現在酒精中毒的早期，多巴胺D₂受體基因表達增加。Cohen發現：大鼠低酒精濃度（2～3g/kg）所誘發的酒精強化效應可被D₁受體拮抗劑Sch23390、D₂受體拮抗劑氟哌啶醇（Haloperide）及D₃₆₆受體拮抗劑泰必利（Tiapride）所阻斷，而非選擇性DA受體拮抗劑僅能使行為反應的頻率減少。用D₂/D₃受體激動劑喹吡羅（Quinpirole）預先處理大鼠，也能使酒精誘導的行為頻率減少。Bono也發現多巴胺受體部分激動劑特麥角脲（Terguride）和SO2208-911均能降低大鼠在酒精和水之間選擇時酒精的攝入量。推測其機制可能是D₂/D₃受體激動劑作用突觸前膜受體，引起DA釋放減少所致。將多巴胺受體拮抗劑直接注入伏隔核能在酒精依賴的早期抑制大鼠對酒精的渴求行為。但D₁受體激動劑SKF81297和部分激動劑SKF38393對酒精誘導的強化效應無影響，D₂和D₃受體拮抗劑（Tiapride和Haloperide）可以用于酒精依賴的臨床治療，還發現它們能抑制對酒精的強化作用。結果提示：D₁、D₂和D₃受體活性可能與酒精的強化效應有關，但也有不同的意見，如HiguchiS用PCR-RFLP方法測定日本人的D₃受體基因時認為D₃受體和酒精中毒無關，而高濃度酒精所誘導的鎮靜作用可能是其他機制參與的結果。

（2）多巴胺受體在酒精戒斷中的作用：

Eravci測定了大鼠在酒精戒斷1個月后4個腦區（伏隔核、大腦皮層、海馬和紋狀體）中5種DA受體亞型的mRNA濃度發現，在水與酒精自由選擇9個月并已形成行為的大鼠組中，其伏隔核中D₃受體mRNA的濃度明顯降低，而酒作為唯一選擇2個月大鼠的海馬中DA的mRNA降低，提示伏隔核中D₃受體數量的改變可能與酒精戒斷癥狀的出現相關。

（二）5-羥色胺系統

酒精可增加5-HT能的神經元放電率，并可增加伏隔核中的細胞外5-HT濃度。酒精還可以直接增加5-羥色胺受體（5-hydroxytryptamine receptor，5-HTR）相關離子通道中陽離子的流通，同時有報告，5-HTR拮抗劑可降低鴿子對酒精的辨別能力。5-HT是中樞重要的神經遞質，5-HTR的功能有第二信使系統的參與，其功能需G-蛋白介導并有開關變化，由此可以預料酒精可以影響5-HTR活性。近年來，許多研究試圖發現5-HT在酒精對中樞神經系統損傷中的中介作用。5-HTR至少有7種，5-HTR₁又有A、B、C、D 4個亞型，5-HTR也屬于G-蛋白耦聯家族成員，大量研究證實，5-HT系統廣泛參與動物及人的情緒，睡眠及進食活動。相對低劑量的酒精可增加5-HT縫核神經元的放電率并增加伏隔核中細胞外5-HT濃度。酒精同時還可直接增加5-HTR相關離子通道中陽離子的流通。在行為表現方面，5-HTR₃拮抗劑則通過影響伏隔核多巴胺釋放而影響飲酒行為。大量研究說明，增強5-HT系統活性能降低酒精攝入量，該系統功能低下，酒精攝入量增加。5-HT系統差異與飲酒行為密切相關。長期飲酒者腦脊液中5-羥吲哚乙酸濃度低于正常對照組，說明5-HT代謝水平低下，對酒精的作用更敏感。缺乏其前體色氨酸也可以導致中樞5-HT系統功能低下。由于色氨酸羥化酶具有不飽和性，因此5-HT的合成明顯受到腦中循環的色氨酸水平的影響。而研究發現，長期飲酒有可能抑制肝臟中色氨酸吡咯化酶（又稱色氨酸二氧化酶）的活性。

（三）γ-氨基丁酸系統

γ-氨基丁酸（gamma-aminobutyric acid，GABA）是中樞神經系統中很重要的一種抑制性神經遞質。人體及動物研究發現，酒精能激活GABA_A受體，產生焦慮作用和大腦功能障礙，這與酒精的負性強化作用有關。

GABA_A受體的突觸后激活已被認為是大多數腦區中抑制性突觸后電位的基礎，具有重要的生理功能。 N-甲基-D-天冬氨酸（N methyl D aspartic acid，NMDA）受體是谷氨酸受體的一種，可介導大多數腦區的興奮性突觸傳遞。在突觸發生過程中，對NMDA受體的阻斷和對GABA受體過度激活可造成大量的神經元凋亡。近年來的研究發現，酒精通過阻斷NMDA受體和過度激活GABA受體的雙重作用引起神經元的凋亡。給7日齡的小鼠皮下注射酒精，維持血液酒精濃度在200mg/dl之上4h，即可引起腦區大面積的神經元凋亡。注射GABA受體的激活劑和NMDA受體的拮抗劑，可以誘導產生同樣的凋亡現象。諸多研究表明，酒精影響發育過程中神經元的GABA受體和NMDA受體的表達水平。

NMDA可介導大腦中各區域興奮性突觸傳遞過程。在神經系統發育的突觸生成階段，當NMDA受體拮抗劑阻斷NMDA受體及GABA能物質過度激活GABA受體時可造成神經元的廣泛凋亡。酒精的作用很大程度上歸因于它所具有的NMDA受體拮抗劑及GABA受體激活劑的特性。酒精通過對NMDA及GABA受體的作用，觸發一個或多個p53非依賴性促凋亡分子的上調。給小鼠注射GABA受體激活劑和NMDA受體拮抗劑可誘導大腦大面積神經元凋亡。

（四）谷氨酸系統

谷氨酸是主要的中樞神經系統興奮性遞質，有作者采用細胞外記錄法在伏隔核片制備上研究酒精作用，探討酒精中毒的細胞機制。發現酒精能抑制谷氨酸所致的伏核神經元電活動增強。谷氨酸通過突觸前膜的胞吐作用釋放或直接從細胞液中釋放，作用于突觸后膜的特異性谷氨酸受體，從而使突觸后膜去極化，誘發神經元放電。這提示酒精可能通過改變谷氨酸介導的突觸傳遞影響中樞神經系統。谷氨酸按照其受體激動劑的特性，分為4種，其中N-甲基-D-天冬氨酸受體與鈣離子通道耦聯，對酒精較為敏感。N-甲基-D-天冬氨酸受體是腦內一種重要的興奮性氨基酸，與谷氨酸和天冬氨酸相比，其興奮作用極強（可達谷氨酸的1 000倍）。離體腦片和單個神經元實驗都證實酒精能抑制N-甲基-D-天冬氨酸受體活性，甚至在單個受體分子實驗時也能起到抑制作用，以上研究說明酒精能直接作用于N-甲基-D-天冬氨酸受體分子。預先給予小鼠以N-甲基-D-天冬氨酸受體拮抗劑，可以增加飲酒后小鼠的睡眠時間，在LS和SS小鼠中進行的實驗發現，腦室內注射N-甲基-D-天冬氨酸受體激動劑可以提高鼠對酒精的耐受性，使用拮抗劑則相反，這種反應在SS鼠中比LS鼠更為明顯，說明N-甲基-D-天冬氨酸受體的遺傳差異與鼠的飲酒行為差異密切相關。N-甲基-D-天冬氨酸受體對長期突觸電位和學習記憶均起重要作用，酗酒者常發生酒精中毒性“記憶缺失”，是與酒精抑制海馬中N-甲基-D-天冬氨酸受體有關。長期飲酒者腦內N-甲基-D-天冬氨酸受體密度增加，可能是酒精對谷氨酸系統抑制后出現的代償反應。

（五）阿片系統

阿片肽作為一種神經遞質，具有自身多樣性（內啡肽、腦啡肽、強啡肽及孤啡肽等）及受體多型性（μ、κ、δ、ORL₁受體及其亞型等），在中樞神經系統內廣泛分布。大量的動物實驗證明，酒精攝入會改變動物一些腦區內阿片肽的釋放、含量和基因的表達，進而改變內源性阿片配體的效應。酒精能誘導阿片肽及阿片肽前體mRNA水平的變化。急性酒精攝入能刺激下丘腦和伏隔核釋放β-內啡肽，升高細胞內可釋放的內源性阿片肽水平，相應引起阿片肽合成的增加。而酒精長期攝入對阿片肽的影響卻有諸多不同甚至相反的結論。普遍認為酒精會降低內源性阿片的活性，減少前阿片黑素細胞皮質激素（POMC）（β-內啡肽前體）的基因表達，改變β-內啡肽釋放的晝夜節律和下丘腦的β-內啡肽水平。還降低κ受體配體強啡肽和α新內啡肽在下丘腦和海馬的表達，但未改變它們在同一品系大鼠紋狀體、中腦和垂體內的表達。也有認為長期酒精攝入會增加而不是減少動物腦內β-內啡肽的釋放，提高垂體前葉β-內啡肽的含量，增加伏隔核內的前強啡肽水平。

酒精改變了腦內阿片受體密度、受體活性、受體親合力和受體基因的表達，能提高阿片類受體對內源性阿片類物質的敏感性。酒精是一種脂溶性脂肪族化合物，它能增加細胞膜的流動性，改變細胞膜上受體的功能，有些特殊受體對細胞膜的變化十分敏感。酒精對阿片類受體呈現一種劑量依賴式影響，不同的受體對酒精敏感性不同。長期酒精攝入會下調大鼠伏隔核和紋狀體內的μ阿片受體數量，降低μ受體與配體二氫嗎啡的親和力，大鼠反復攝入酒精腦內δ受體的配體亮腦啡肽結合位點喪失，因此亮腦啡肽與δ阿片受體結合力明顯下降。Lindholm研究發現酒精反復攝入會降低中腦邊緣系統內的к阿片受體的mRNA水平。酒精改變了阿片肽的生物合成、加工、釋放、受體與配體結合的特征，似乎介導了阿片的神經傳遞，但改變的性質尚無定論，增加、減少、不變均有報道。文獻方面的不一致性很可能是因為研究方法學的差異引起的：如酒精攝入的方式（飲用、吸入、液體進食等）、酒精攝入量、處理時間的長短及其動物種系的差異（猴、大鼠或小鼠）。此外還有可能是慢性酒精攝入后阿片受體發生了動力學方面多相性的改變，在不同的時間段檢測也可能決定了變化的方向。

酒精與阿片類物質的作用極為相似，使用后都可引起欣快、耐受、精神及身體依賴性，由此提示酒精依賴與內源性阿片系統可能相關。酒精是通過3個方式興奮內源性阿片受體：①其代謝產物乙醛可與兒茶酚胺結合生成阿片受體激動劑，直接興奮阿片受體；②促進內源性嗎啡類物質釋放，間接興奮阿片受體的活動；③直接提高阿片受體對內源性嗎啡類物質的敏感性。有研究者調查發現，海洛因對飲酒行為有明顯抑制性影響，嗜酒者濫用毒品后酒量明顯下降，隨毒品濫用時間延長，量增大而最終停止飲酒，戒毒后酒量回彈，再次濫用毒品后酒量再次下降。這一現象提示嗜酒與毒品濫用可能具有共同的神經生物學機制，即涉及內源性阿片系統。

二、酒精對第二信使的作用

環-磷酸腺苷（cAMP）與環磷酸鳥苷（cGMP）是目前公認的調節細胞內代謝的第二信使，它們的含量變化標志著細胞代謝的改變。

1.cAMP信號通路與酒精引起的神經元凋亡

cAMP信號通路在成年動物嗜酒及酒精依賴中起著重要作用，近年來得到了廣泛的關注。Maas等發現，該通路在酒精誘導的新生鼠神經元凋亡中也具有重要的調節作用。 腺苷酸環化酶1（adenylate cyclase 1，AC₁）和 腺苷酸環化酶8（adenylate cyclase 8，AC₈）在胞漿鈣離子濃度升高的情況下被激活，催化產生cAMP，激活下游信號通路，調節細胞功能。在AC₁和AC₈基因雙敲除的新生鼠中，酒精引起的caspase-3激活和神經元死亡與野生型相比更加明顯，提示在神經突觸形成時期，cAMP信號通路可能也是酒精直接或間接作用的靶點之一。

2.酒精抑制cAMP信號通路

cAMP信號轉換系統已被證明對神經細胞的生存及神經再生很重要，并且是對酒精敏感性的重要調節劑。AC₁和AC₈廣泛表達于發育中的大腦的許多區域，如海馬、皮質及丘腦中。是大腦中唯一的同工酶并在胞漿鈣離子濃度升高的情況下被激活，AC同工酶催化腺嘌呤核苷三磷酸（adenosine-triphosphate，ATP）轉化為cAMP，激活下游信號通路，調節細胞功能。與正常對照組相比，AC₁及AC₈缺失的小鼠暴露于酒精會加劇酒精誘導的神經元凋亡，并伴有如下幾種蛋白磷酸化的顯著降低：促存活蛋白、IRS-1、蛋白激酶B（Akt）及細胞外信號調節激酶（ERKs）。研究表明AC₁及AC₈是急性酒精暴露后細胞生存信號通路的關鍵激活劑，并且是決定FAS相關癥狀的嚴重程度的重要分子因素。