葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体在外侧隔核表达并减少电诱发的多巴胺释放以及可卡因增加细胞外多巴胺的能力

《ACS Chemical Neuroscience》：Glucose-Dependent Insulinotropic Polypeptide Receptors Are Expressed in the Lateral Septum and Reduce Electrically-Evoked Dopamine Release as well as the Ability of Cocaine to Increase Extracellular Dopamine

　　

替西帕肽（Tirzepatide）是一种胰高血糖素样肽-1受体（GLP-1R）和葡萄糖依赖性促胰岛素多肽受体（GIPR）的双重激动剂，代表了一类治疗肥胖和2型糖尿病的新型药物。使用实验室小鼠，研究人员表明GIPRs存在于外侧隔核（lateral septum, LS）中同时表达GLP-1R的细胞中，尤其是在背外侧LS。同样，研究人员显示了多巴胺（dopamine, DA）D2受体（DRD2）在LS细胞中与GLP-1R的共表达，在LS的背外侧和中间部分。使用快速扫描循环伏安法（fast-scan cyclic voltammetry, FSCV），研究人员证明全身性GLP-1R或GIPR激动剂处理减少了电诱发的LS中DA释放以及可卡因增加细胞外DA水平的能力。这些数据揭示了GIPR信号传导的一个新的中枢作用，并识别了一个可能重要的同时表达GLP-1R和GIPR的细胞类型，替西帕肽或其他双重激动剂可能通过该细胞类型调节大脑中的DA稳态。

可卡因使用障碍（cocaine use disorder, CUD）目前缺乏美国食品药品监督管理局（FDA）批准的药物治疗，其根本原因在于可调控成瘾行为的安全靶点有限，且对其分子机制的理解尚不全面。胰高血糖素样肽-1（glucagon-like peptide-1, GLP-1）和葡萄糖依赖性促胰岛素多肽（glucose-dependent insulinotropic polypeptide, GIP）是肠促胰岛素激素，通过外周和中枢机制调节葡萄糖/能量稳态及摄食行为。已有研究表明，GLP-1受体（GLP-1R）激动剂可减弱安非他明和可卡因诱导的啮齿类动物运动活性，并降低其奖赏效应。研究人员此前证实，全身性GLP-1R激动剂能减弱可卡因的奖赏特性以及可卡因介导的外侧隔核（lateral septum, LS）细胞外多巴胺（dopamine, DA）的增加。LS是富含GLP-1R的脑区，且其中存在GIP免疫反应性，主要由γ-氨基丁酸（GABA）能神经元构成，投射至中脑腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA），参与奖赏过程。新型双重激动剂替西帕肽（Tirzepatide）同时激活GLP-1R和GIPR，能减轻食欲和享乐性进食，提示GIPR信号在中枢可能也调节药物成瘾相关的享乐反应。为此，研究人员开展本研究，探究GIPR在LS的表达及其对DA释放的调控作用。该论文发表于《ACS Chemical Neuroscience》。

研究人员采用的主要关键技术方法包括：利用RNAscope多重荧光原位杂交技术（RNAscope Multiplex Fluorescent v2 assay）检测C57BL/6J小鼠（部分实验包含雌雄小鼠）脑片中Gipr、Glp1r和Drd2 mRNA的共表达情况；采用快速扫描循环伏安法（fast-scan cyclic voltammetry, FSCV）在麻醉雄性小鼠中实时检测电诱发DA释放，通过刺激内侧前脑束（medial forebrain bundle, MFB）在LS记录DA信号；药物处理包括全身皮下注射（s.c.）GLP-1R激动剂司美格鲁肽（semaglutide）、GIPR激动剂[d-Ala²]GIP_1-42或其联合剂量，5小时后腹腔注射（i.p.）可卡因（10 mg/kg），分析最大DA释放幅度、清除速率（t_1/2）和曲线下面积（AUC）。

**研究结果分为以下两个方面：**

**1. GIPR与GLP-1R及DRD2在外侧隔核的共表达**
通过RNAscope分析，研究人员发现Gipr mRNA在背外侧LS（LSd）和中间LS（LSi）均有表达，并与Glp1r mRNA共定位。在LSd中，37.1%的Glp1r阳性神经元共表达Gipr；在LSi中，该比例为18.1%。此外，在LSd和LSi中均观察到一部分Glp1r阳性神经元共表达多巴胺D2受体（Drd2）mRNA。这些数据表明，LS中存在同时表达GLP-1R和GIPR的细胞亚群，且部分细胞还表达DRD2，提示GLP-1R与GIPR可能协同调控GABA能功能及来自传入纤维（如VTA）的突触DA释放。

**2. GLP-1R/GIPR激动抑制电诱发多巴胺释放及可卡因的作用**
应用FSCV技术，研究人员评估了全身性激动剂对LS电诱发DA释放的影响。与溶剂对照相比，司美格鲁肽（GLP-1R激动剂）、[d-Ala²]GIP_1-42（GIPR激动剂）以及两者联合均显著降低了电诱发的最大DA释放幅度（p < 0.05）。在无可卡因条件下，仅联合处理显著减少了DA释放总量（AUC）；所有三种处理均未影响DA清除速率（t_1/2）。给予可卡因后，三种处理均显著减弱了可卡因增强最大DA释放幅度和AUC的能力。有趣的是，联合处理还增强了可卡因抑制DA清除的作用（即延长t_1/2），而单独激动剂无此效应。这些结果表明，全身性GLP-1R和GIPR激动剂均可调控LS中基础状态和可卡因暴露下的细胞外DA水平。

**讨论部分总结**：研究人员指出本研究的局限性在于样本量可能不足以检测GIPR和GLP-1R激动对DA清除的潜在调控，且实验主要在雄性小鼠中进行，未来需关注性别差异。这些发现揭示了GIPR信号在LS调控DA释放的新中枢作用，并强调联合GLP-1R/GIPR激动可能为治疗CUD提供潜在靶点。此外，单独GIPR激动即足以调节可卡因暴露后的LS DA动态，为理解替西帕肽调节热量摄入和食物偏好的机制提供了新线索。

**研究结论翻译**：理解肠促胰岛素激素在边缘系统中的作用对治疗与享乐反应失调相关的疾病至关重要。研究人员表明GIPRs在LS中表达，并至少部分与表达GLP-1Rs的细胞共定位。全身性GIPR激动显著抑制麻醉雄性小鼠中FSCV测量的最大电诱发DA释放。值得注意的是，联合GLP-1R和GIPR激动强有力地减弱了可卡因增强电刺激产生的DA信号振幅的能力。考虑到精神兴奋剂暴露导致LS中细胞外DA的长期增加，且LS功能是表达可卡因条件性位置偏好（conditioned place preference, CPP）和可卡因寻求所必需的，研究人员的数据表明联合GLP-1R/GIPR激动可作为CUD的潜在治疗方法。此外，单独全身性GIPR激动即足以在可卡因暴露后调节LS中DA动态。未来研究应探索局部隔核激活GIPR信号在雌性和雄性小鼠CUD动物模型中的作用。本研究还定义了一个新的信号通路（即GIPR信号）抑制LS中DA释放。这些数据为替西帕肽调节热量摄入和食物偏好提供了新的作用机制线索。