摘要　成癮相關記憶長期性的腦機制一直是**成癮研究領域的難點與熱點，該文簡要介紹了成癮記憶長期性分子機制的研究脈絡，提示表觀遺傳學修飾可能是研究**成癮的新視角。成癮**可以調節染色體不同亞型組蛋白乙酰化水平，不同基因DNA的甲基化程度從而改變染色體的空間結構，進而調節基因的表達導致成癮，特別是DNA甲基化改變的相對的穩定性可能是成癮記憶長期存在的分子基礎。記憶再鞏固過程中學習記憶相關腦區的記憶促進基因與記憶抑制基因的表現遺傳學改變可能是未來研究的新趨勢。 

關鍵詞　**成癮，表觀遺傳學，組蛋白乙酰化，DNA甲基化。  
　　　  
　　**成癮作為一種慢性復發性腦**。復吸率達95％以上。環境線索誘發的復吸一直是**成癮**的難題，大多成癮者在經過戒毒**之后對環境刺激沒有明顯的渴求和復吸傾向，但離開戒毒所回到原來的生活環境之后，又會出現很高的復吸率。主要原因就是成癮**導致的異常記憶的長期存在所致。△FosB是目前成癮與學習記憶相關領域內發現保持時間*長的分子，但其時間長度顯然無法與成癮行為及成癮記憶的長期性相匹配。成癮記憶長期性的分子機制有待進一步探索。神經細胞中**保持穩定的就是染色體組，研究表明DNA甲基化等表觀遺傳學的改變是發育過程中細胞記憶的重要分子基礎，進而維持細胞在分裂過程中保持表型的相對穩定，尤其是某些基因的甲基化能使該基因長久沉默和不再激活，有可能是細胞分化結束后記憶長期保持的重要分子機制。提示表觀遺傳變異的長時穩定性也許可作為成癮長期性的非常重要的候選機制。因此，表觀遺傳學有可能為成癮記憶長期存在的腦機制研究提供新視角，并且為**成癮的臨床**提供新的思路。  
　　  
2　成癮記憶長期性分子機制的研究進展  
　　2.1　學習記憶的異常改變是**成癮長期存在的重要原因  
　　**成癮的形成是從偶爾或控制性使用**發展到不可控制的強迫性使用**的過程，其主要特征是產生不惜一切代價的覓藥行為并長期保持這一行為。這一過程伴隨著學習記憶功能的變化。大量研究表明，不論是學習記憶還是成癮過程都使相應腦區結構和功能發生長時程變化從而導致行為改變。**成癮過程與學習記憶可能存在相同的神經生物學基礎。行為學實驗表明二者作用于相同的腦區，學習記憶過程中起關鍵作用的相關腦區(如，海馬)參與成癮**的強化效應，在**成癮過程中起關鍵的作用的中腦多巴胺系統也參與學習記憶過程；電生理實驗證明二者有相同的細胞機制，盡管成癮**主要通過中腦多巴胺系統產生強化作用，學習記憶過程主要發生于海馬、杏仁核、前額葉皮層等腦區，但兩個過程都在相應腦區出現細胞突觸長時程增強(LTP)或長時程抑制(LTD)現象；分子生物學研究表明，學習記憶和成癮的形成無論發生在哪一腦區，不論是通過何種信號轉導機制*終大多匯聚于環一磷酸腺苷反應元件結合蛋白(CREB，cAMP-response element binding protein)，并通過CREB調控相應的靶基因改變細胞的可塑性。此外，某些個體初次接觸成癮**就能產生深刻記憶從而形成和維持強迫性用藥行為；戒斷很長一段時間的成癮行為仍能由條件線索誘發。以上事實表明學習記憶功能的異常改變并長期保持是產生**成癮的重要原因。  
　　  
　　2.2　成癮相關記憶長期性的分子生物學機制  
　　成癮**進入體內會導致海馬、前額葉皮層、中腦腹側被蓋區(VTA)及伏隔核等學習記憶相關腦區的多巴胺、谷氨酸等神經遞質釋放的異常變化，通過作用于相應的受體引發一系列分子事件，包括激活細胞內信號轉導通路，改變神經營養因子、轉錄因子、即刻早期基因或染色體的結構等，并*終引起突觸的可塑性、甚至神經元的形態結構發生變化，從而導致成癮記憶的長期存在。因此闡明成癮記憶長期性與頑固性的分子機制是****成癮的關鍵。  
　　CREB是目前研究*多的與成癮記憶密切相關的分子機制之一，大多數成癮**都可以通過直接或間接途徑增加多巴胺的釋放，然后通過作用于D1受體增加cAMP的釋放從而活化PKA，使CREB磷酸化調控靶基因的轉錄，調節成癮**的行為效應。CREB也是哺乳動物長時記憶形成的必要環節，促進海馬、杏仁核CREB的活動的動物學習記憶能力增強。因此，CREB在**成癮與學習記憶相關基因表達過程中起樞紐作用，參與成癮記憶的形成。長期慢性成癮**處理可使cAMP/PKA/CREB通路的功能上調，導致異常的記憶形成。毋庸置疑，cAMP/PKA/CREB通路的變化是成癮記憶產生的關鍵分子機制之一，但是CREB的變化在停止**使用后幾天內便恢復正常，不能解釋**戒斷后很長一段時間內(甚至終身)成癮記憶長期存在這一客觀事實。可能的解釋是CBEB的變化是啟動而不是維持成癮記憶長期存在的更加穩定的分子機制的必要環節。  
　　△FosB是目前成癮與學習記憶領域內保持時間*長的分子，在成癮**急性作用下通過cAMP/PKA/CREB通路誘發即刻早期基因c-fos、c-jun的表達，但在數小時后便恢復到正常水平。△FosB也是Fos蛋白家族成員之一，但對**的急性效應無明顯的反應。相反在成癮**的反復作用下，△FosB的表達逐漸增加，而c-fos、c-jun的表達逐漸減少。△FosB蛋白具有較高的穩定性，在停止**后數月內都保持相對穩定。△FosB一旦形成后便能調節許多靶基因表達，細胞周期素依賴激酶5(cdk5)基因便是其調控的*重要的靶基因之一，參與神經元的生長。因此，△FosB的高表達能夠增強突觸的可塑性，甚至改變神經元的形態，維持成癮記憶的長期性。但是△FosB蛋白的變化在停止**后只能保持幾個月，其時間長度仍然無法與成癮行為及成癮記憶的長期性相匹配。  
　　2.3　成癮記憶長期性的表觀遺傳學研究  
　　表觀遺傳學(Epigenetics)是研究核苷酸序列不發生改變的情況下，基因表達了可以遺傳的變化的一門遺傳學分支學科。其中DNA甲基化的改變一般不可逆轉，是發育過程中細胞記憶的重要分子基礎，維持細胞在分裂過程中保持表型的相對穩定。由此推測表觀遺傳學的變化，尤其是基因的甲基化能使該基因長久沉默和不再激活，有可能是細胞分化結束后記憶長期保持的重要分子機制。可以推測DNA甲基化等表觀遺傳學的改變可能是成癮記憶長期存在的分子基礎之一。  
　　真核生物的遺傳信息主要儲存在染色體上，染色體的基本結構主要是H2A、H2B、H3、H4四種組蛋白構成的八聚體以及纏繞在上面的DNA所組成。染色體空間結構的變化調節轉錄因子與相關基因的結合，從而控制基因的表達。表觀遺傳學機制主要通過改變染色體的空間構型來影響基因的表達，主要包括DNA甲基化、組蛋白修飾(包括乙酰化、甲基化、磷酸化等)、染色體重塑和非編碼RNA(如RNAi)等作用方式。DNA甲基化、組蛋白修飾和染色質重塑之間是相互作用的，染色質的重塑和組蛋白的去乙酰化是相互依賴的，DNA甲基化可能需要組蛋白去乙酰化酶(HDACs)的活動或染色質的重塑中的成分參與。通常，DNA甲基化、組蛋白去乙酰化和染色質的壓縮狀態和DNA的不可接近性，以及基因處于抑制和沉默狀態相關；而DNA的去甲基化、組蛋白的乙酰化和染色質松散狀態，則與轉錄的啟動、基因活化和行使功能有關。DNA甲基化是*早發現的基因表觀修飾方式之一，可能存在于所有高等生物中。DNA甲基化能關閉某些基因的活性，去甲基化則誘導了基因的重新活化和表達。DNA的甲基化是在DNA甲基化轉移酶(DNMTs)的作用下使CpG二核苷酸5’端的胞嘧啶轉變為5I甲基胞嘧啶。乙酰化轉移酶(HATs)主要是在組蛋白H3、H4的N端尾上的賴氨酸加上乙酰基，去乙酰化酶(HDACs)則相反。不同位置的修飾均需要特定的酶來完成，通過這些酶作用改變染色體的空間結構。  
　　成癮**會導致VTA、NAe和其他相關腦區的mRNA水平的改變。這些基因表達的變化在戒斷后可存月余。這些長時程的變化使人們將研究染色質重塑作為長時程甚至終身持續影響大腦獎賞區域的基因表達的分子基礎。*近研究表明，早期接觸成癮**不改變基因編碼而調控基因活性的表觀遺傳學機制，對成熟的神經元具有長效作用從而增加成年后的成癮易感性，并且在急性或慢性接觸成癮**的過程中表現出不同的作用機制。  
　　急性***注射導致紋狀體的e-Fos和FosB表達，并且這個現象與給藥后30分鐘內的H4乙酰化的短暫增加有關。CBP因為其內在的組蛋白乙酰化活性，在**導致的FosB基因組蛋白乙酰化過程中起了重要的介導作用，并且也可能在其他基因中也起了類似的作用。急性***注射也能誘導出e-Fos基因啟動子的H3的乙酰化，并且這種作用需要蛋白激酶MSK1。相對于急性處理，慢性***處理和自我給藥可以激活或者抑制許多不同的基因。比如急性或者慢性處理都會產生FosB基因，但是急性暴露使H4產生乙酰化而慢性處理使H3產生乙酰化。慢性成癮**處理后特異性誘導的基因，比如Cdk5和Bdnf基因也表現出H3的乙酰化，并且得到證明的確是這種表觀遺傳學的變化引起來特定基因表達的變化。因為慢性處理后的戒斷期，出現了***引起的BDNF啟動子的組蛋白乙酰化，組蛋白修飾的變化是先于這個區域BDNFmRNA和蛋白質的增加。

在急性和慢性給藥引起的表觀遺傳學修飾不同，存在著由H4乙酰化向H3乙酰化的轉變。在海馬急性和慢性電刺激之后也會有這種類似的轉變。這提示H3乙酰化可能象征著一種染色質變化的信號，代表持久穩固或者重復激活的基因的。HATs(組蛋白乙酰基轉移酶)和HDACs(組蛋白去乙酰化酶)對于H3H4的特定乙酰基殘余的催化反應的特異性現在知之甚少。急性或慢性處理之后，HATs或HDACs對于基因調控的截然相反的作用可能介導了H4乙酰化向H3乙酰化的轉變。  
　　全基因組水平的表觀遺傳修飾的檢測手段使相關基因的篩查更為有效。***調控Cdk5和Bdnf基因的組蛋白乙酰化，使應用染色體**沉淀芯片(ChIP on ChiD)或SACO[301的方法探索全基因組層面的染色質結構的檢測方法顯示出重要作用，提示染色質水平的失調可能導致***成癮。基因組層面的表觀遺傳學方法在發育和腫瘤生物學領域曾發現了許多令人振奮的結果，現在類似的研究正在成癮研究中進行。現在Nestler的實驗室初步鑒定了幾百個慢性***處理后顯著過高或過低乙酰化的基因。  
　　此外，慢性***處理可引起甲基化CPG島結合蛋白2(MeCP2)與甲基化CPG島結合蛋白MBD1的高表達，通過蛋白去乙酰化酶抑制下游基因的表達參與成癮過程。以上結果提示染色體重塑(組蛋白乙酰化與DNA甲基化)可能在成癮記憶的形成與保持過程中起關鍵作用，從而為成癮記憶長期性的分子機制提供了新的研究思路。目前研究初步發現組蛋白去乙酰化酶抑制劑(HDAC)參與***行為敏感化的聯想性學習記憶過程，這些結果表明表觀遺傳學的變化參與維持成癮過程中神經適應性的變化。  
　　盡管在許多成癮關鍵因子中發現了表觀遺傳學修飾，但有證據表明這些修飾可能通過不同的作用機制起作用。轉錄因子△FosB與成癮狀態的轉換有關，在NAc能顯示出在***作用下大于25％的mRNA穩定狀態所有變化。染色體**沉淀能顯示其中一種mRNA的反應，***能引起Cdk5基因14的△FosB直接激活，而Bdnf基因則不是直接激活△FosB，說明這些基因轉錄調控的變化不是通過相同的機制。Cdk5基因的激活部分介導了慢性***引起的NAc中的樹突可塑性。這些發現都支持這樣一個模型：△FosB的積累和特定啟動子的染色體重塑因子相互作用在成癮的發展和維持中發揮重要作用。 **成癮記憶長期性分子機制的研究進展
3　研究展望  
　　表觀遺傳學和**成癮都不是新興的研究領域，但是從表觀遺傳學角度研究成癮問題，是近幾年興起的一個研究熱點。從表觀遺傳變異解釋**成癮的神經可塑性變化和精神依賴，為成癮**獎賞性的后天獲得和成癮相關記憶長時存在都提供了很有力的解釋機制。目前對于成癮進程中的一些關鍵因子的組蛋白乙酰化有了初步的研究，研究的結果使我們看到了更多表觀遺傳機制在**成癮研究領域的前景。  
　　**成癮記憶長期性分子機制的研究進展  
　　3.1　成癮記憶再鞏固過程的表觀遺傳機制研究  
　　近幾年來，記憶再鞏固是學習記憶領域里的一個研究熱點，結果表明記憶再鞏固與記憶鞏固存在部分共同的神經機制，但它不是鞏固過程的延續，而是記憶過程中的一個獨立現象，存在特有的神經機制。再鞏固理論為成癮記憶的長期性提供了一種新的解釋機制，在特定環境使用成癮**會激活已經形成的成癮記憶，被激活的記憶后會變得不穩定，在成癮**作用下能夠促進記憶的再鞏固過程，使原有的記憶痕跡更加牢固，多次結合后便產生病理性記憶，這種異常的再鞏固機制可能導致成癮記憶長期存在。  
　　記憶再鞏固過程需要合成新的蛋白質來維持原來的記憶的穩定，記憶提取激活后在外周或記憶相關腦區(如，海馬、基底外側杏仁核、伏隔核)注射蛋白合成抑制劑能阻斷原來形成的成癮記憶。ERK是參與成癮記憶再鞏固過程的重要分子，**相關的環境線索在喚醒成癮記憶時能夠激活ERK的表達，記憶喚醒后抑制ERK通路可阻斷記憶的再鞏固過程，從而消除或減弱原來的成癮記憶，抑制ERK通路下游的鋅指蛋白(Zif268)的表達同樣能干擾記憶的再鞏固。說明ERK通路是成癮記憶再鞏固的關鍵環節，這種反復的再鞏固過程和其積累效應會導致一段時間內相關記憶不容易消退致使成癮記憶長期存在。記憶再鞏固的表觀遺傳機制研究可能是該領域研究的一個新的趨勢。  
　　  
　　3.2　成癮過程中促進記憶的基因與抑制記憶基因的表觀遺傳學改變  
　　許多基因參與記憶形成、鞏固、保持與提取過程，一類是記憶促進基因(memory promoting genes)，另一類是記憶抑制基因(memory suppressing genes)。目前大多數研究關注記憶促進基因在記憶形成過程中的作用，發現了一些在短時記憶轉化為長時記憶過程中起關鍵作用的基因。相對于記憶促進基因研究取得的重要進展，目前對記憶抑制基因情況知之甚少，蛋白磷酸酯酶1(proteinphosl)hatase1，PP1)與cAMP反應元件結合蛋白2(CREB2)是目前已知的兩個抑制長時記憶形成的分子，二者都是多巴胺受體激活后誘發的cAMP/PKA/CREB通路的重要環節，抑制PP1與CREB2基因的表達則促進短時記憶向長時記憶的轉換。提示這種甲基化的發生與記憶形成過程中匹配的環境線索相聯系，即在條件化的過程起重要作用。因此，綜合研究成癮**作用先記憶促進與記憶抑制基因的表觀學變化便于更清晰的闡明成癮記憶長期存在的分子機制。  
**成癮記憶長期性分子機制的研究進展