成瘾相关记忆的表观遗传学机制 ——药物成瘾研究的新视角

成瘾相关记忆长期性的脑机制一直是药物成瘾研究领域的难点与热点,该文简要介绍了成瘾记忆长期性分子机制的研究脉络,提示表观遗传学修饰可能是研究药物成瘾的新视角。成瘾药物可以调节染色体不同亚型组蛋白乙酰化水平,不同基因DNA的甲基化程度从而改变染色体的空间结构,进而调节基因的表达导致成瘾,特别是DNA甲基化改变的相对的稳定性可能是成瘾记忆长期存在的分子基础。记忆再巩固过程中学习记忆相关脑区的记忆促进基因与记忆抑制基因的表观遗传学改变可能是未来研究的新趋势     

胚胎期可卡因、吗啡暴露影响子代成瘾相关行为的神经发育机制

孕期使用毒品可影响胎儿大脑的正常发育,导致脑内神经递质系统异常以及行为的改变.近年来不断有研究证据提示,胚胎期接触可卡因、吗啡等成瘾药物,可以影响神经细胞的增殖、迁移或凋亡等发育过程,使中脑皮层边缘系统中多巴胺、GABA、谷氨酸等神经元形态、受体功能以及突触可塑性发生改变,从而导致子代的学习记忆和成瘾易感性等行为异常.本文将从行为、神经发育、递质系统以及脑功能等层面归纳胚胎期用药对成瘾相关行为影响机制的重要研究进展,并试图提出可能的研究展望.     

DNA表观遗传修饰在药物成瘾记忆中的作用及机制

DNA表观遗传修饰主要包括DNA甲基转移酶介导的DNA甲基化和10-11易位酶介导的DNA去甲基化。这两种表观遗传修饰都可以响应环境刺激,调控基因表达,引起神经功能和行为的改变。已有大量研究表明DNA甲基化是调控成瘾记忆的重要机制之一,近年来也发现DNA去甲基化参与调控恐惧记忆及成瘾行为,提示DNA表观遗传修饰在成瘾记忆中的作用需要重新评估。本文将重点讨论DNA甲基化和去甲基化可能共同调控成瘾记忆,探讨其调控机制,并试图提出可深入的研究展望。     

反社会行为的遗传基础:基因多态性和DNA甲基化

反社会行为是受遗传与环境共同影响的不良行为。分子遗传学和神经生物学的研究发现,基因以基因多态性和DNA甲基化的方式影响脑结构、功能及脑内神经递质的产生和释放,进而影响反社会行为的发生发展。本文从基因多态性和DNA甲基化两方面整理了5-HTT、MAOA、OXTR等8个候选基因与反社会行为的关联。并提出未来研究需进一步探讨基因、脑和神经递质对反社会行为的联合作用。同时,扩展多基因位点、基因多态性与DNA甲基化、积极环境与基因交互作用对反社会行为影响的研究,以全面探索反社会行为发生的遗传基础,进而更加有效的预防反社会行为。     

反社会行为的遗传基础:基因多态性和DNA甲基化

反社会行为是受遗传与环境共同影响的不良行为。分子遗传学和神经生物学的研究发现,基因以基因多态性和DNA甲基化的方式影响脑结构、功能及脑内神经递质的产生和释放,进而影响反社会行为的发生发展。本文从基因多态性和DNA甲基化两方面整理了5-HTT、MAOA、OXTR等8个候选基因与反社会行为的关联。并提出未来研究需进一步探讨基因、脑和神经递质对反社会行为的联合作用。同时,扩展多基因位点、基因多态性与DNA甲基化、积极环境与基因交互作用对反社会行为影响的研究,以全面探索反社会行为发生的遗传基础,进而更加有效的预防反社会行为。     

冲动性对不同成瘾行为发展的调控及其神经机制

近年来越来越多的研究证据提示, 个体冲动性在成瘾疾患发生发展机制中具有关键作用, 可能成为成瘾行为的潜在易感标记以及早期识别和干预的重要靶点, 但冲动性对不同成瘾行为变化发展的调控机制尚不明确。项目拟综合跨成瘾谱系比较、纵向追踪设计、冲动行为干预等研究途径, 采用人格测量、神经认知、神经影像等技术, 首先比较尼古丁依赖者与网络游戏成瘾者的冲动性结构及其在前额叶–纹状体环路的结构功能改变; 然后采用混合分组设计筛选出具有高低冲动性的非成瘾青少年进行连续追踪研究, 考察冲动性对尼古丁依赖与网络游戏成瘾的预测效力; 并采用认知行为训练, 对吸烟成瘾者与网络游戏成瘾者进行冲动干预, 考察行为干预对冲动性水平及前额叶–纹状体环路功能的改变, 以及对不同成瘾行为发展的抑制后效。旨在探索冲动性作为成瘾的潜在易感标记及干预靶点的效力。     

易感人格的工作记忆特征对药物成瘾的调节机制

药物成瘾是指持续使用成瘾药物, 出现耐受性和戒断症状并严重阻碍正常社会功能的精神疾病。工作记忆在调节药物成瘾行为中扮演了中心角色：在神经易感性和易感人格特质基础上, 低工作记忆容量导致危险决策和去抑制性, 进而影响寻求药物和复吸行为。目前的研究基于已经产生成瘾的个体, 无法区别神经易感性、人格特质以及工作记忆缺陷是药物成瘾的原因还是结果; 而且, 仅从认知角度研究药物成瘾的原因, 会忽视该行为受多个因素影响的事实。     

表观遗传修饰在应激诱发抑郁症中的作用

应激可以对个体的生理和行为产生负面影响, 甚至导致抑郁症, 但病因机制尚不清楚。近年来许多研究发现应激导致的表观遗传修饰变化影响抑郁症的发生。表观遗传是指DNA序列不发生变化, 但基因表达却发生了可遗传的改变。应激引起的HPA轴、单胺类递质、BDNF三个方面的表观遗传修饰的变化, 在抑郁症发生中发挥重要作用。最后提出了目前表观遗传机制研究的局限性和未来研究热点。     

中枢胆碱能系统对吗啡成瘾的影响研究现状

介绍了中枢胆碱能系统对吗啡成瘾的影响及其机制。研究结果表明,吗啡成瘾过程中伏隔核等脑区细胞间乙酰胆碱水平发生了改变;去除伏隔核等脑区胆碱能细胞强化了吗啡成瘾行为;胆碱能激动剂和抑制剂都能干预吗啡成瘾、但机制可能不同——前者可能通过与多巴胺能交互作用来实现,后者可能通过干扰记忆或者加速吗啡代谢而发挥作用;胆碱能受体对吗啡成瘾也具有重要影响     

感知觉-运动系统在药物相关线索反应中的作用及神经机制

药物相关线索反应是成瘾行为的重要标志,它直接导致心理渴求和强迫性的刺激-反应式自动化用药行为。其神经机制是包含了经典和操作条件反射的联结学习。在联结过程中,除奖赏系统外,感觉-动作系统在相关线索反应中也起到了重要作用。其机理可能是与感觉运动脑区部分重合的镜像神经的理解、分析和推测动作意图目的以及内隐模仿的功能有关。另外,动作记忆的形成及功能也可能在这种自动化动作图式的形成中起到了重要的作用。其确切的机制需要进一步研究证据。     

The addiction-stroop test: Theoretical considerations and procedural recommendations

Decisions about using addictive substances are influenced by distractions by addiction-related stimuli, of which the user might be unaware. The addiction-Stroop task is a paradigm used to assess this distraction. The empirical evidence for the addiction-Stroop effect is critically reviewed, and meta-analyses of alcohol-related and smoking-related studies are presented. Studies finding the strongest effects were those in which participants had strong current concerns about an addictive substance or such concerns were highlighted through experimental manipulations, especially those depriving participants of the substance. Theories to account for addiction-related attentional bias are discussed, of which the motivational theory of current concerns appears to provide the most complete account of the phenomenon. Recommendations are made for maximizing the precision of the addiction-Stroop test in future research.     

Leveraging epigenetics to examine differences in developmental trajectories of social attention: A proof-of-principle study of DNA methylation in infants with older siblings with autism

Preliminary evidence suggests that changes in DNA methylation, a widely studied epigenetic mechanism, contribute to the etiology of Autism Spectrum Disorder (ASD). However, data is primarily derived from post-mortem brain samples or peripheral tissue from adults. Deep-phenotyped longitudinal infant cohorts are essential to understand how epigenetic modifications relate to early developmental trajectories and emergence of ASD symptoms. We present a proof-of-principle study designed to evaluate the potential of prospective epigenetic studies of infant siblings of children with ASD.Illumina genome-wide 450 K DNA methylation data from buccal swabs was generated for 63 male infants at multiple time-points from 8 months to 2 years of age (total N = 107 samples). 11 of those infants received a diagnosis of ASD at 3 years. We conducted a series of analyses to characterize DNA methylation signatures associated with categorical outcome and neurocognitive measures from parent-report questionnaire, eye-tracking and electro-encephalography.Effects observed across the entire genome (epigenome-wide association analyses) suggest that collecting DNA methylation samples within infant-sibling designs allows for the detection of meaningful signals with smaller sample sizes than previously estimated. Mapping networks of co-methylated probes associated with neural correlates of social attention implicated enrichment of pathways involved in brain development. Longitudinal modelling found covariation between phenotypic traits and DNA methylation levels in the proximity of genes previously associated with cognitive development, although larger samples and more complete datasets are needed to obtain generalizable results.In conclusion, assessment of DNA methylation profiles at multiple time-points in infant-sibling designs is a promising avenue to comprehend developmental origins and mechanisms of ASD.     

多巴胺相关基因甲基化、家庭环境与创造力的关系

“遗传与环境”的争论一直是创造力研究的核心问题, 但目前对于环境以及遗传与环境交互作用对创造力影响的分子生物机制还未有研究涉及。近年来, 随着表观遗传学的兴起, 揭示影响心理行为的表观遗传机制现已成为心理学研究的热点。作为环境与基因组之间的纽带, 表观遗传学研究为揭示环境以及遗传与环境交互作用对创造力影响的分子生物机制提供了机遇。本研究以多巴胺相关基因、家庭环境以及两者对于创造力的交互作用为切入点, 对影响创造力的表观遗传机制进行考察, 并在此基础之上, 对环境以及遗传与环境交互作用对创造力影响的分子生物机制进行探索。具体研究内容包括：(1)通过对多巴胺相关基因甲基化模式与创造力关系的系统考察, 筛选出甲基化模式与创造力有关的基因; (2)对筛选出的基因, 进一步考察其甲基化模式在家庭环境及其遗传多态性与家庭环境交互作用对创造力影响中的中介作用。本研究有助于揭示创造力的表观遗传机制, 深化关于遗传与环境对创造力影响的作用机制的理解。     

慢性应激诱导的抑郁大鼠纹状体par-4基因的表达

为研究慢性温和应激诱导的抑郁大鼠纹状体内前列腺凋亡反应蛋白(prostate apoptosis response-4, par-4)的表达, 及甲基化是否参与par-4基因表达的调控, 将10周龄大鼠随机分为实验组和对照组, 实验组接受慢性温和应激, 对照组不接受实验性处理。于大鼠13周龄时, 采用强迫游泳、糖水偏爱测验测定大鼠的抑郁水平, 以实时定量PCR检测纹状体par-4及多巴胺D2受体(Dopamine receptor D2, DRD2) mRNA表达水平, 免疫印迹法检测纹状体par-4蛋白质表达水平, 用亚硫酸盐测序法检测par-4基因启动子区甲基化水平。结果发现, 与对照组大鼠相比, 实验组大鼠漂浮时间延长, 糖水偏爱率降低, 脑纹状体par-4、DRD2 mRNA及par-4蛋白质表达水平均降低, par-4基因启动子区甲基化水平两组差异不显著。提示慢性温和应激诱导大鼠产生了抑郁样行为, 并能抑制纹状体par-4基因的表达, 而基因甲基化可能并不参与其调控机制。     

DNA methylation of NR3c1 in infancy: Associations between maternal caregiving and infant sex

Caregivers play a critical role in scaffolding infant stress reactivity and regulation, but the mechanisms by which this scaffolding occurs is unclear. Animal models strongly suggest that epigenetic processes, such as DNA methylation, are sensitive to caregiving behaviors and, in turn, offspring stress reactivity. We examined the direct effects of caregiving behaviors on DNA methylation in infants and infant stress reactivity. Infants and mothers (N = 128) were assessed during a free play when infants were 5 months old. Maternal responsiveness and appropriate touch were coded. and infant buccal epithelial cells were sampled to assess for DNA methylation of the glucocorticoid receptor gene, NR3c1 exon 1F. Infant cortisol reactivity was assessed in response to the still-face paradigm. Greater levels of maternal responsiveness and appropriate touch were related to less DNA methylation of specific regions in NR3c1 exon 1F, but only for females. There was no association with maternal responsiveness and appropriate touch or DNA methylation of NR3c1 exon 1F on prestress cortisol or cortisol reactivity. Our results are discussed in relation to programming models that implicate maternal care as an important factor in programing infant stress reactivity.