Translational Psychiatry：浙江大学揭示皮质谷氨酸浓度与成瘾行为的负相关关系：一项跨物种的转化研究
2024-10-16 xiongjy MedSci原创 发表于上海
研究通过动物和人类的跨物种研究，揭示了前扣带皮质区域谷氨酸浓度与成瘾行为之间的显著负相关关系。
物质使用障碍（SUD）和行为成瘾（如网络游戏成瘾）是全球普遍存在的健康问题，尽管它们的起因和表现方式各异，但都涉及强迫性行为的反复出现，导致个体无法控制对物质或行为的依赖。已有研究表明，额-纹状体回路的功能失调是这些成瘾行为的潜在神经基础，特别是在前扣带皮质（dACC）和腹侧纹状体之间的功能失调上表现尤为明显。然而，目前尚不清楚这一神经回路中具体的神经化学机制。本研究通过跨物种的转化研究，探讨了前扣带皮质区域的谷氨酸浓度与成瘾行为之间的关系，试图揭示成瘾行为背后的神经化学基础。
本研究通过动物实验和人类实验相结合的方式，研究谷氨酸浓度在成瘾行为中的作用。在动物实验中，使用了甲基苯丙胺（METH）自我管理的大鼠模型，旨在评估不同成瘾阶段前额皮质的谷氨酸浓度变化及其与药物寻求和摄取行为的关系。实验分为三个阶段：20天的药物自我管理训练期、5天的惩罚期以及30天的戒断期。大鼠在各阶段使用核磁共振波谱技术（MRS）测量前扣带皮质同源区域（PrL）的谷氨酸浓度。
在人类实验中，研究纳入了69名参与者，通过网络广告招募，并使用DSM-5标准和网络成瘾测试（IAT）评估参与者的网络游戏成瘾（IGD）症状。此外，参与者的正念觉知和自控能力也通过量表进行评估。人类实验同样采用了MRS技术，测量参与者前扣带皮质的谷氨酸浓度，研究谷氨酸浓度与IGD症状、自控力和正念觉知的关系。数据分析中，动物实验通过多因素方差分析和部分相关分析，评估了不同阶段的谷氨酸浓度变化及其与药物寻求行为的相关性。人类实验则通过回归模型和中介分析，探讨了谷氨酸浓度在正念觉知、自控能力与IGD症状之间的中介作用。
图1：结合人类和动物模型的转化研究方法，揭示了区域性兴奋性在成瘾中的作用
在大鼠实验中，研究发现，METH组大鼠在20天的自我管理训练后，其前扣带皮质同源区域（PrL）的谷氨酸浓度显著低于对照组（p=0.009）。惩罚阶段后，虽然PrL的谷氨酸浓度有所恢复，但与药物寻求行为的相关性依然显著。具体而言，惩罚阶段后的谷氨酸浓度与第3天的药物寻求行为呈显著负相关（p<0.01），但与第30天的药物寻求行为无显著相关。这表明，谷氨酸浓度在成瘾初期的药物寻求行为中起到重要作用，但在长期戒断后，其影响减弱。此外，谷氨酸浓度的变化与药物寻求行为的负相关关系也得到证实，表明该区域的可塑性可能是预测成瘾行为复发的重要生物标志物。
在人类实验中，前扣带皮质的谷氨酸浓度与IGD症状呈显著负相关（DSM评分r=-0.38，p=0.007；IAT评分r=-0.34，p=0.019），并与正念觉知（r=0.326，p=0.024）和自控能力（r=0.327，p=0.024）呈正相关。此外，中介分析结果表明，谷氨酸浓度部分中介了正念觉知与IGD症状之间的关系（间接效应p<0.05），并完全中介了自控能力与IGD症状之间的关系。这些结果表明，前扣带皮质的谷氨酸浓度可能在调节成瘾行为和自控能力之间发挥重要作用。
图2：动物实验设计和行为结果
动物实验的结果显示，谷氨酸浓度在药物自我管理训练后下降，且这种下降与药物寻求行为密切相关；在人类实验中，前扣带皮质的谷氨酸浓度与IGD症状呈负相关，并与正念觉知和自控能力呈正相关。通过中介分析，研究进一步证实了谷氨酸浓度在正念觉知和自控能力与成瘾行为之间的中介作用。这些发现为理解前扣带皮质在成瘾中的神经化学机制提供了新的见解，并为开发基于前扣带皮质功能增强的成瘾干预策略提供了潜在的临床应用方向。
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