第四节　γ-氨基丁酸系统

γ-氨基丁酸（GABA）是中枢神经系统中主要的抑制性神经递质，分布广泛，与之结合的受体主要有2种：A型GABA受体（GABA_A）和B型GABA受体（GABA_B）。GABA_A受体属于离子通道型受体，主要分布在突触前膜，在突触后膜也有分布；GABA_B受体属于代谢型受体，主要分布在突触前膜，调节GABA递质的释放。GABA_A受体有很多亚单位，包括6个α、4个β、3个γ、2个ρ及1个δ和π，每一个亚单位都有细胞外N-端结构域，这个结构域一般包含配体识别位点和4个跨膜区域，第二个跨膜区域形成了离子通道的内层，一旦离子通道被激活，氯离子就涌入突触后膜使膜电位高于其放电阈值（firing threshold）。GABA受体亚型的离散分布表明每个亚型在中枢神经系统中都具有特殊的功能。在哺乳动物组织中，最常见的受体亚型包含α₁，β₂和γ₂亚单位。GABA受体不仅和GABA结合，而且也和其他一些化合物（包括苯二氮、巴比妥类，神经甾体和麻醉剂等）相互作用，这些化合物与受体远距离位点结合，并且通过变构调节神经递质的功能。事实上，这些化合物通过调节配体门控离子通道进而调节神经功能的作用已经被用来开发药物。通常情况下，加强受体GABA作用的调节剂具有镇静和催眠作用。作为最常用的精神类药物之一，苯二氮是GABA_A受体的正性调节剂。临床上使用苯二氮和苯二氮类的化合物来加强GABA受体的效果，治疗焦虑、惊厥、肌肉紧张和失眠等临床症状。GABA受体也存在负性调节剂，在动物模型中，这些化合物会引起焦虑、癫痫等症状。下文主要讨论酒精对GABA能神经系统的作用。

一、酒精影响γ-氨基丁酸受体的机制

在过去一段时间内，关于饮酒行为与中枢神经系统中GABA_A受体调节作用的研究取得了很大的进展。研究资料显示，GABA_A受体与短期和长期饮酒均密切相关，酒精对GABA_A受体主要表现为正性调节作用。初期的一些实验研究表明，GABA_A受体急性暴露于酒精可以对GABA门控电流起增强作用。研究者使用在大鼠脑内微囊和突触神经小体中提取的先天受体，把这些受体暴露在酒精中，使GABA门控氯离子摄取提高了260%。随后在重组受体表达的爪蟾卵母细胞中也发现了酒精的这种作用，这种作用通常发生在药理学相关的酒精浓度范围内（低于100mmol/L），并且加强了GABA受体的作用。一项对于含有α₁β₂γ₂亚单位的GABA受体的研究显示，酒精对于GABA_A受体具有增强作用，但是只发生在特殊的γ₂亚单位拼接变异体（splice varient）上。然而其他实验未能重复这项研究的结果，有的研究甚至发现酒精的影响作用与γ₂亚单位无关。到目前为止，在被研究的所有亚单位中，只有α₄β₁δ亚单位似乎对酒精更敏感。GABA_A受体的单通道属性研究揭示出，酒精诱导的GABA_A门控电流增强现象是由于通道开放频率的提高、开放持续时间的延长以及通道处于封闭状态的时间的减少造成的。总之，酒精的存在增加了离子从开放通道的涌入量。然而这一问题是有争议的，一些实验报道称，酒精对于GABA_A受体没有影响。对于产生影响的酒精的浓度范围也有很多说法。仍需进一步的研究以给出更确切和一致的答案。

酒精对GABA_A受体发挥正性调节作用的途径，除了上述调节GABA_A受体立体构象的作用之外，还可以增强GABA能神经激素的活性。另外，酒精可以通过影响神经元胞体内第二信使的传导而间接增强GABA_A受体的作用。酒精（乙醇）可以自由通过细胞的脂质双分子层，影响细胞内的蛋白质，其中包括许多涉及第二信使通道的蛋白质。许多研究表明，酒精能够引起 蛋白激酶C（protein kinase C，PKC）功能的改变，导致电压依赖性钙通道和配体门控性离子通道功能的改变，进而影响GABA_A受体的结构和功能。研究脑组织中存在PKC-ε的小鼠发现，酒精通过影响这种第二信使而对GABA_A受体发挥正性调节作用，从而使小鼠的自饮酒量减少；相反，因基因突变而缺失PKC-ε的小鼠，由于失去酒精对GABA_A受体的正性调节作用，对酒精的摄入量远远高于野生型小鼠，缺少了对饮酒自控力。并且，缺乏PKC-ε的小鼠脑组织中的GABA受体对酒精等变构调节剂高度敏感，酒精浓度是20mmol/L时，GABA受体激动剂诱导的氯离子通道增强作用是对照组的两倍。同样，缺少PKC-γ的突变小鼠，酒精也会对它失去GABA_A受体增强效果。与野生型小鼠相比，这些小鼠摄入酒精的量明显增多，而且表现出更多的冲动行为。酒精还能够影响蛋白激酶A（protein kinase A，PKA）的活性，进而改变其他一些蛋白质的功能。研究发现，反复饮酒可以增加PKA活性和cAMP水平，并且改变PKA的亚细胞定位（subcellular location）。与对照组小鼠相比，基因敲除小鼠的PKA亚单位被扰乱，对酒精的镇静作用的敏感性更低，表现为摄入酒精量更多。

酒精之所以能够导致成瘾行为，除了其具有消除焦虑、紧张而带来的正性强化作用之外，还有一个重要原因是酒精能够激活中脑奖赏环路中的DA能神经系统，而GABA_A受体对该系统具有调节作用。研究发现，在VTA中直接注射GABA_A受体激动剂能够增加该区域DA的释放。

关于酒精与GABA受体关系的研究大多集中于GABA_A受体，关于GABA_B受体的研究则较少。研究发现，GABA_B受体能够介导酒精所致的GABA能神经传导。近年来的研究表明，GABA_B受体拮抗剂法克罗芬（phaclofen）可以阻断酒精在小鼠身上所诱导的体温降低、运动失调和运动活动增加等表现，而选择性GABA_B受体激动剂巴氯芬（baclofen）能够抑制非酒精成瘾大鼠的自饮酒行为。临床研究亦发现，GABA_B受体激动剂baclofen可以减少酒精成瘾患者对酒的渴求，具有潜在的戒酒功效。对于GABA_B受体的了解仍有待进一步研究。

二、急性饮酒对γ-氨基丁酸A受体的作用

在过去几年，科研工作者们已成功研发了几种GABA_A受体亚单位敲除的小鼠，基因改造的小鼠模型深化了我们对于饮酒行为中GABA_A受体的认识。酒精的镇静催眠作用中涉及了酒精与α₁-GABA_A受体的相互作用。研究发现，α₁-GABA_A受体敲除的雄性小鼠在酒精作用下翻正反射的消失情况减少。然而，这种作用并没有在其他研究中发现。这可能是由于基因敲除小鼠不同种系间基因的多样性造成的。而且，通过研究α₂-GABA_A受体基因敲除动物发现，酒精诱导的翻正反射消失情况也会减少，由此得知，α₂-GABA_A受体与酒精的镇静催眠效果也有关联。一些研究也发现GABA_A受体的不同亚型与酒精偏爱的相关性。在酒精和糖精二选一实验中，α₁-GABA_A受体敲除小鼠与野生型小鼠相比饮酒量更少，同时，也表现出对糖精偏爱的减少。在 强化饮酒（ethanol reinforcement）的研究中，α₁-GABA_A受体敲除小鼠对酒精的反应减少，同时对蔗糖的反应也减少。相反，α₅-GABA_A和γ-GABA_A受体敲除小鼠对酒精的偏爱减少，但是对糖精的偏爱没有改变。最近一项使用病毒载体的研究证明，通过RNA干扰技术减少NAc中的α₄-GABA_A亚单位能够降低小鼠的饮酒量和酒精偏好。因为之前认为γ₂亚单位的拼接变异体对于酒精发挥作用是必须的，于是有研究将小鼠的这种基因扰乱以确定它对于酒精敏感性的作用，研究发现，这种类型的小鼠在酒精对个体行为的影响方面与野生鼠没有区别。同样一组α₆亚单位敲除小鼠对酒精的反应也与野生型小鼠没有区别。这些实验证据似乎说明，γ₂亚单位的拼接变异体和α₆亚单位在酒精作用于GABA受体的过程中发挥的作用不大。另一方面，在δ亚单位敲除的小鼠身上却发现了不同的结果，这样的小鼠和野生型小鼠相比饮酒量更少，对酒精戒断的敏感性降低，并且使酒精诱发癫痫的作用减少。然而，对δ-GABA受体基因敲除小鼠的研究还发现，δ-GABA受体对于酒精或其替代品（巴比妥盐、苯二氮和神经类激素等）引起的刺激辨别效果来说并非是必须的。在这些研究中需要注意到的是，基因敲除鼠的行为改变有时候是一种补偿性的变化。尽管如此，大量研究依然可以说明，GABA_A受体亚型与一些饮酒行为及相关反应是密切相关的。

饮酒行为中GABA_A受体的药理学研究表明，在强化饮酒时，GABA_A受体亚型可能起一定作用。比如，腹侧苍白球的α₁-GABA_A受体与强化饮酒有关。在酒精偏爱的大鼠腹侧苍白球注入一种α₁选择性苯二氮激动剂和拮抗剂的混合体3-丙氧基-β-咔啉盐酸盐，能够降低大鼠坚持饮酒的行为。研究还发现，α₁-GABA_A受体与酒精引起的侵犯行为之间也存在相关性。同时，动物和人体实验均发现，γ₂-GABA_A受体与空间记忆损伤有关。利用更多可选亚型的混合物，有助于进一步阐述特殊的GABA_A受体亚型在饮酒行为中的作用。比如，L-838，417（对α₂/α₃/α₅-GABA_A受体具有选择性）就被用来证明GABA几种特殊受体亚型的作用。GABA_A受体的正性调节剂（如苯二氮、巴比妥和某些神经类激素）作用于鸽子、大鼠、小鼠、沙鼠、猕猴身上，都会产生类似饮酒之后的反应。研究表明，不同的GABA_A受体亚型与饮酒后不同的机体反应有关。对人类以外的其他灵长类动物的研究发现，酒精的镇静催眠效果与α₁-GABA_A受体有关。相反，有研究显示，在松鼠，猴身上苯二氮产生的类似饮酒后的反应和酒精的刺激辨别效果主要由α₅-GABA_A受体发挥作用，而不是α₁-GABA_A受体。饮酒的刺激辨别效果是复杂的，低剂量（1.0g/kg）饮酒产生的刺激辨别效果主要由GABA_A受体正性调节，较高剂量（2.0g/kg）的饮酒行为还需要NMDA受体等其他神经递质系统的参与调节。事实上，饮酒的刺激辨别效果是由位于特殊的边缘系统脑区（如NAc和海马等）中的GABA_A受体、NMDA受体和促代谢型谷氨酸受体亚型5（mGluR₅）一起发挥作用的。

三、长期饮酒对γ-氨基丁酸A受体的作用

与急性饮酒对GABA_A受体的正性调节作用相反，长期饮酒则导致GABA_A受体功能的降低，表现为人和动物在戒酒时容易发生惊厥。研究发现，长期暴露于酒精会影响神经兴奋的基线水平。在动物实验里，长期摄入酒精然后戒断的实验组比对照组更容易诱发癫痫发作。一些研究显示，GABA_A受体的mRNA和蛋白质水平在重复暴露于酒精的过程中会发生改变。大脑受体检测表明，与没有经过处理的对照组大鼠相比，长期摄入酒精的大鼠，酒精对其脑中GABA门控氯离子流的加强程度更大；此外，像氯硝西泮这样的正性变构调节剂似乎对于增强GABA的作用并不十分有效，反而像RO15-4513这样的负性变构调节剂的增强效果似乎更明显。并且，慢性饮酒也改变了受体对于内源性变构调节剂的反应。一些研究一致发现，重复暴露于酒精后GABA_A受体亚单位mRNA和蛋白质的改变涉及α₁和α₄亚单位。在酒精成瘾的动物体内，α₁亚单位的mRNA和蛋白质水平降低，然而在其大脑皮层等一些中枢区域，α₄亚单位的mRNA 和蛋白质水平增高。这些改变的原因目前还不清楚，或许是机体的一种普通适应性改变。一些实验观察到，重复暴露于苯二氮等变构调节剂的大鼠脑内也存在这种变化。也有研究观察到，暴露于孕激素会提高脑内GABAα4亚单位的蛋白质表达。