《Genes》：Regulation of Chromatin Acetylation by Alcohol: Dependence on Sex, Brain Region, and Mode of Exposure
酒精使用障碍（Alcohol Use Disorder, AUD）的发育和病理受遗传和表观遗传因素共同影响，并与学习、记忆和突触可塑性的改变相关。组蛋白乙酰化是一种表观遗传机制，可改变染色质结构，影响基因转录，进而可能影响神经元信号传导、认知和成瘾相关行为。在本综述中，研究人员总结了现有关于酒精暴露如何影响组蛋白乙酰化以及组蛋白乙酰转移酶（Histone Acetyltransferases, HATs）和组蛋白去乙酰化酶（Histone Deacetylases, HDACs）表达与活性的文献。总体而言，酒精似乎以脑区、酒精剂量、暴露范式和性别特异性方式动态调控组蛋白乙酰化及HATs和HDACs的表达与活性。虽然存在一般模式，但仍需更多研究来阐明酒精在不同实验和生物学条件下改变组蛋白修饰的精确机制，从而影响下游基因表达。研究人员在此提出，需要对组蛋白乙酰化与酒精消费之间的关系有更细致的理解。未来，用于全基因组范围内组蛋白修饰谱分析的无偏分子技术将有助于更精确地确定酒精对转录表观遗传调控的影响。然而，这些方法必须考虑到酒精暴露方式和剂量的差异，以及戒断时间和性别，以便为未来治疗选择揭示治疗靶点。总体而言，全面、无偏的研究可能为酒精诱导的表观遗传修饰在AUD病理生理学和神经精神相关症状中的调控作用提供新见解。
**1. 引言**
酒精使用障碍（AUD）是一种慢性、复发性精神疾病，在美国每年影响约1700万男性和1200万女性（12岁以上）。全基因组关联研究以及双胞胎和收养研究证实AUD为多基因遗传，遗传率约50%。这些估计强调了遗传易感性的重要性，也表明环境因素在AUD发展中起巨大作用。酒精暴露本身即为环境因素，可导致情感、认知和社会行为以及生理功能的长期改变，这些改变依赖于年龄、性别、生活史以及酒精暴露的剂量、时间和模式。AUD中涉及的奖赏过程、负强化、冲动性、学习与记忆以及焦虑和抑郁的改变由突触结构和功能的变化介导。突触生理学的长期变化（突触可塑性）依赖于调控基因表达的表观遗传改变。表观基因组范围的研究扩展了我们对基因与环境如何相互作用并诱导AUD中神经生物学过程和生理学变化的理解。表观遗传因素通过DNA甲基化、组蛋白修饰、转录因子和非编码RNA等机制影响基因转录。AUD已被观察到影响表观遗传因素并诱导全身系统转录变化。在大脑中，这些表观遗传变化似乎具有区域特异性和潜在的性别差异。近期证据表明，这些AUD相关的表观遗传和转录变化具有行为后果，这体现了酒精暴露作为强效转录修饰物的力量，同时为AUD的治疗干预引入了新靶点。由于涵盖所有可能调控AUD相关神经可塑性的表观遗传机制是一项庞大的任务，超出了单一综述的范围，本文重点聚焦酒精对组蛋白修饰（特别是组蛋白乙酰化）功能的影响，这些修饰进而调控基因转录和突触可塑性。
DNA以高度有序和紧凑的方式浓缩在细胞核中，称为染色质。染色质的功能单位核小体由约147个碱基对缠绕在核心组蛋白八聚体周围组成，八聚体包含H2A、H2B、H3和H4各两个拷贝。每种组蛋白均可发生多种翻译后修饰（Post-Translational Modifications, PTMs），其中不同功能基团共价添加到N端尾部的氨基酸残基上，例如乙酰化、甲基化、磷酸化、泛素化、SUMO化、瓜氨酸化、ADP-核糖基化、血清素化和多巴胺化等。这些修饰不仅改变核小体结构，还改变DNA与相关组蛋白的相互作用，从而增加或减少特定基因座转录的可能性。组蛋白修饰种类繁多，我们才刚刚开始了解不同PTM组合如何影响或指示特定转录状态。此外，新的PTM和新修饰的氨基酸残基不断被发现。尽管存在多种组蛋白修饰，但组蛋白乙酰化尤其可能是酒精调节的表观遗传修饰候选。事实上，近期证据表明酒精代谢通过将源自酒精的乙酰基直接沉积到组蛋白上，直接促进组蛋白乙酰化。虽然认为多种组蛋白修饰及其相互作用可能参与调控酒精相关行为（包括消费、狂饮和AUD），但组蛋白乙酰化是目前AUD领域研究较多的PTM之一，也是本综述的重点。
组蛋白乙酰化通常是一种开放染色质和转录潜力增加的普遍指标。由于DNA带负电，组蛋白尾部的乙酰化通过破坏带负电的DNA与组蛋白尾部带正电的赖氨酸残基之间的关联，诱导“开放”染色质状态。组蛋白乙酰化，特别是对酒精的反应，是酒精使用障碍表观遗传模型中研究最多的修饰之一。虽然酒精摄入/暴露的影响多种多样，但逐渐浮现的模式有助于阐明酒精如何在基因座特异性和全局水平上破坏表观基因组，从而影响AUD的行为相关因素（表1）。以下概述了酒精暴露对特定赖氨酸残基上组蛋白乙酰化的影响，并讨论了酒精对“写入器”和“擦除器”——组蛋白乙酰转移酶（HATs）和组蛋白去乙酰化酶（HDACs）——在不同脑区、给药方案和哺乳动物物种中表达和活性的影响。本综述包括使用“酒精”、“表观遗传”、“组蛋白”等关键词进行的PubMed检索，以及综述论文和初步检索确定的论文中的参考文献。预印本被排除在参考文献之外。在可能的情况下，本文讨论了已观察到的潜在性别差异，但应注意很少有研究调查雌性中的这些效应，这凸显了需要更多关于雌性酒精暴露分子效应的研究。本文还将这些发现置于它们如何影响与突触可塑性相关因素的背景中，因为突触可塑性与AUD的生理学和心理学内在相关。
**2. 慢性酒精暴露诱导雄性奖赏回路中总H3和H4的乙酰化**
总体而言，暴露于成瘾物质（包括酒精、可卡因和吗啡）已被证明可增加多个脑区中组蛋白H3和H4的全局乙酰化水平。然而，酒精如何在不同脑区、物种、年龄和暴露范式中影响组蛋白乙酰化的细节尚不清楚。一般来说，反复酒精暴露对雄性奖赏回路中组蛋白H3和/或H4的全局（即总细胞水平）乙酰化具有区域特异性效应。据研究人员所知，只有一项研究调查了急性（单次）酒精暴露对整体染色质乙酰化的影响，发现雄性小鼠纹状体中H2A、H2B、H3或H4的乙酰化水平无变化。然而，慢性酒精暴露（见表1中途径和剂量详情）增加了中脑下部（包括VTA）的H3乙酰化，但未增加海马齿状回和CA3区。另一方面，全局H4乙酰化在中脑下部和齿状回增强，在CA3区无变化，而在伏隔核（Nucleus Accumbens, NAc）中降低。
这些全局变化还与中脑下部突触可塑性相关基因中H3ac（而非H4ac）的增强相关。类似地，在前额叶皮层（Prefrontal Cortex, PFC）——一个对决策和高级处理至关重要的区域——观察到慢性乙醇注射（3 g/kg）增加了雄性大鼠中即刻早期基因Fos和生长因子脑源性神经营养因子（Brain-Derived Neurotrophic Factor, Bdnf）启动子处的H3ac，同时降低了H4ac。有趣的是，这些效应似乎是年龄、性别和物种特异性的，因为同一研究组报告，在青春期雄性大鼠和雌性小鼠中的慢性间歇性乙醇暴露具有相反效应，即H4ac在Fos、Bdnf和另一个关键突触可塑性调节因子Cdk5的启动子处增加。这些发现示例了暴露年龄在决定酒精对表观基因组和长期基因表达影响中的关键作用，特别是在对突触可塑性至关重要的基因中。在小鼠海马Bdnf基因上观察到类似但更复杂的效应：21天口服自愿酒精消费增加了Bdnf启动子PVI处的H3乙酰化，但降低了PIII启动子处的H3ac。Bdnf基因至少有九个启动子，被认为在活动/刺激依赖性转录反应中很重要。因此，这些效应可能表明酒精对PFC和海马中刺激依赖性转录的影响。总之，这些数据表明慢性酒精暴露以年龄、区域和基因座特异性方式影响总H3和H4的乙酰化，并强调需要更多无偏和精细的方法（例如，评估特定赖氨酸残基）来研究酒精对组蛋白乙酰化的影响。
**2.1. H3K9ac对酒精暴露敏感，尤其在杏仁核中**
众所周知，H3和H4组蛋白上的特定赖氨酸残基对调节转录调控的不同方面至关重要。H3K9ac（H3第9位赖氨酸残基的乙酰化）通常位于转录起始位点周围的区域，通常与具有高转录潜力的开放染色质相关。H3K9ac是酒精领域报道最多的修饰之一，新兴证据（尤其在杏仁核中）表明，酒精暴露导致H3K9ac的区域特异性改变，取决于暴露时长（急性与慢性）以及动物是否处于戒断状态（表1）。
杏仁核是调节情绪效价的区域，对介导啮齿动物和人类中与成瘾和戒断相关的应激和焦虑相关行为至关重要。因此，许多研究H3K9ac的工作集中在杏仁核并不奇怪。多项研究得出结论，无论给药途径如何，急性（1天）和慢性（数周至数月）酒精暴露均增加了雄性大鼠杏仁核中的全局H3K9ac（表1；[27,39,40,41,42,43]），表明酒精增加了该脑区的转录潜力。然而，这种效应也可能取决于戒断时长，因为从慢性乙醇饮食戒断24小时后，雄性大鼠杏仁核中H3K9ac降低。值得注意的是，一项使用雄性小鼠的研究（在两瓶选择[2BC]范式中饮酒数月后停止获取乙醇15天）发现杏仁核中H3K9ac无差异，表明戒断持续时间和潜在物种影响该脑区H3K9ac的水平。在急性和慢性胃内乙醇后，在杏仁核中阿片肽前体前强啡肽和前痛啡肽的启动子区域观察到类似的H3K9ac增加。另一方面，在慢性口服乙醇后，雄性中神经肽Y（Neuropeptide Y, NPY）启动子处的H3K9ac/K14ac（两个经常共同评估的残基）降低。急性和慢性乙醇暴露均增加了重要表观遗传调节因子如Hif3a、Creb、CREB结合蛋白（CBP）和p300的启动子区域中的H3K9/K14ac。这些乙醇对基因座特异性效应的差异强调了需要更多特异性、无偏的方法，例如使用核酸酶的靶向切割和释放（Cleavage Under Targets and Release Using Nuclease, CUT&RUN）结合测序，以全面评估乙醇介导的表观遗传效应的复杂性。
需要注意的是，即使在杏仁核中，乙醇的全局H3K9ac效应也是亚区特异性的，在单独分析这些区域的研究中，大多报告在内侧杏仁核（Medial Amygdala, MeA）和中央杏仁核（Central Amygdala, CeA）中增加，而非基底外侧杏仁核（Basolateral Amygdala, BLA）；然而，有一项研究未遵循此模式。区域选择性是讨论AUD易感性潜在生物学贡献时的重要考量。例如，MeA是延长的中皮层边缘奖赏回路中特征最明显的性别特异性脑区之一。雄性啮齿动物的MeA比雌性大50-80%，对性别特异性奖赏相关行为至关重要。MeA也被确定为可卡因奖赏的关键性别特异性中介。MeA投射到CeA，这是啮齿动物AUD行为相关性的关键“枢纽”区域。总之，这些乙醇对H3K9ac的亚区特异性效应，加上MeA的性别二态性，表明MeA-CeA神经回路中的转录变化可能是酒精介导的性别特异性突触可塑性的关键中介。
虽然H3K9ac在杏仁核中研究最广泛，但酒精对其他脑区H3K9ac的影响似乎很大程度上取决于乙醇暴露时长（表1）。例如，单次乙醇注射在分析整个大脑半球、大脑皮层或伏隔核（NAc）时对全局H3K9ac/K14ac无影响，但在海马中增加了全局H3K9/K14ac。然而，这些变化通过Western blot评估，与染色质免疫沉淀（Chromatin Immunoprecipitation, ChIP）结合qPCR（qChIP）或下一代测序（ChIP-seq）相比，可能不够灵敏以检测急性乙醇对H3K9ac的重要细微效应。例如，ChIP显示急性乙醇降低了大脑皮层中GABA能标志物Gad1和组蛋白去乙酰化酶2（HDAC2）处的H3K9ac，并在海马中产生了广泛变化，包括关键神经元基因处H3K9ac的增强。这些结果强调需要更多使用无偏全基因组方法的研究来识别整个相关回路中酒精敏感的基因座。
这些区域特异性效应也在慢性乙醇暴露中观察到，并似乎取决于戒断时长。在PFC和NAc的亚区中，慢性乙醇暴露在乙醇暴露后几天内增加了全局和基因特异性H3K9ac（表1）。然而，在PFC中，长时间戒断后H3K9ac似乎恢复至对照水平。在海马中，仅在戒断24小时后H3K9ac降低，而在NAc中存在矛盾报告，但这可能因暴露年龄以及乙醇对核心与壳亚区的不同影响所致。总之，急性和慢性乙醇对H3K9ac的这些区域特异性效应为每个区域在AUD进展中可能扮演的角色提供了有趣的见解。
**2.2. 酒精对H3K14ac的影响**
与H3K9ac类似，H3K14ac也被认为是染色质可及性的标志物和转录因子结合DNA的靶点。如上所述，由于H3K14ac与H3K9ac高度共现，很少有研究独立探测H3K14ac。那些调查H3K14ac特异性变化的研究已根据暴露时间和脑区识别出变异。例如，慢性乙醇蒸汽暴露（而非戒断）增加了成年雄性小鼠NAc中的H3K14ac。然而，从慢性乙醇消费中戒断降低了基底前脑和外侧下丘脑中的H3K14ac。在慢性乙醇蒸汽或戒断后，PFC中未发现变化。尽管H3K14ac在AUD中研究不足，但它在长期记忆和Creb基因表达调控中具有已知重要性，代表其在调控酒精相关突触可塑性变化中的关键潜在作用。
**2.3. 酒精对H3K27ac的影响**
尽管与其他组蛋白标记相比，对H3K27ac的转录调控机制了解较少，但它通常在启动子区域富集，并被认为是活性增强子的标志。很少有研究调查全局H3K27ac与酒精暴露之间的关系。Mews等人发现，在雄性小鼠中，急性乙醇给药后海马中全局和基因特异性H3K27ac水平增强。在NAc中，慢性口服消费和至少12小时戒断后H3K27ac水平增加，但在仅两天酒精暴露的动物中未发现变化。最后，在慢性乙醇蒸汽暴露或戒断后，雄性小鼠PFC中未发现全局H3K27ac水平的差异。尽管研究不足，这种H3K27ac的增强与其他文献一致，表明对酒精暴露的反应是H3ac总体增加，以及推测的开放染色质和基因转录增加。
在杏仁核中，特别是在其调节活动相关细胞骨架（Activity-Related Cytoskeletal, Arc）基因表达的功能背景下，研究了基因特异性效应，这些效应似乎取决于暴露时长。在此，急性乙醇增加了Arc突触活性反应元件（Synaptic Activity-Responsive Element, SARE）位点和启动子处的H3K27ac占有率，而慢性乙醇降低了H3K27ac，给慢性暴露大鼠一次急性乙醇剂量使其恢复至盐水处理的对照水平（雄性动物）。有趣的是，这一观察似乎在人类中部分重现，因为来自主要为男性样本的死后杏仁核组织显示，与对照相比，AUD受试者中Arc SARE位点处的H3K27ac占有率降低。虽然这些研究未调查性别差异，但其他人观察到海马中Arc表达在基线时存在性别差异，并在应激反应中得以缓解，表明ARC可能是一个重要的乙醇等刺激的性别特异性靶点。这一假设值得后续研究。
总之，这些数据表明酒精对H3ac具有脑区、年龄、基因和乙醇暴露时长特异性的影响。许多H3ac的基因特异性变化发生在Arc、Bdnf和Npy等基因上，这些都是突触传递的关键调节因子，对学习相关可塑性至关重要。需要进一步研究以了解酒精诱导的全局和基因特异性H3ac变化如何影响该疾病的神经生物学及其行为相关性。
**2.4. 酒精对H4ac的影响**
与H3相比，酒精对H4乙酰化整体及特定赖氨酸残基的影响研究较少。迄今为止，现有结果表明，酒精效应与全局H4乙酰化之间的关系是复杂的，并随实验范式（涉及年龄、脑区和戒断状态的差异）而变化。例如，雄性大鼠和青春期雌性小鼠的慢性腹腔乙醇给药增加了PFC中特定基因处的H4ac（见表1详情），但当雄性大鼠在成年期暴露于酒精时，H4ac降低。慢性口服乙醇消费增加了雄性小鼠海马中的全局H4ac水平，但降低了雄性小鼠和大鼠NAc中的H4ac。在中脑下部，通过慢性蒸汽暴露使成年outbred ddY小鼠产生酒精依赖，以及在此暴露后经历急性戒断的小鼠中，全局H4ac增加。在单次暴露后雄性小鼠纹状体中未观察到变化。因此，需要进一步研究来剖析H4ac、乙醇消费以及动物和实验特征之间关系的复杂性。
**2.5. 酒精对H4K8ac的影响**
H4K8ac通常在基因的启动子和活跃转录区域富集。除了促进开放染色质状态外，H4K8ac还已知参与转录复合物（包括RNA Pol II）的募集。很少有研究调查H4K8ac与酒精效应的关系，且全部局限于雄性大鼠的杏仁核。总体而言，他们发现急性和慢性乙醇暴露均增加了成年大鼠CeA和MeA（而非BLA）中的全局H4K8ac。然而，这些效应可能取决于酒精本身的存在，因为在慢性乙醇饮食后戒断24小时的动物中H4K8ac降低。如前所述，MeA是一个已知的性别二态性脑区，基于该区域对自然和药物相关奖赏行为的性别差异至关重要，这些变化可能具有性别特异性。
**2.6. 酒精对H4K12ac的影响**
类似于H4K8，H4K12ac在活性基因的启动子和转录区域周围富集。酒精引起的H4K12ac变化似乎取决于脑区和暴露年龄。更具体地说，青春期大鼠似乎对酒精诱导的H4K12ac变化更脆弱，在慢性乙醇暴露的青春期（而非成年）雄性中，这一标记在额叶皮层和NAc中增加，在纹状体中降低。然而，一项雌性小鼠研究显示，慢性酒精暴露在最后一次酒精注射后24小时增加了PFC中的H4K12ac，但3周无酒精后这种增强不再存在。另一项使用雌性小鼠的研究在最终暴露后30分钟，在背外侧和背内侧纹状体中未发现急性和慢性酒精暴露后H4K12ac的差异。有趣的是，该组还发现急性和慢性酒精后，NAc核心（而非壳）中H4K12ac增加。尽管研究数量很少，但它们共同表明酒精可能根据年龄、酒精暴露时长和戒断差异性地调节H4K12ac。
综合来看，急性和慢性酒精暴露似乎总体上增加H3和H4的乙酰化，在多个脑区、多种啮齿动物物种、年龄和酒精暴露中，既有全局性也有基因特异性。一些研究表明，酒精戒断、对酒精的潜在敏感性以及相关行为输出也可能与组蛋白乙酰化相关。不幸的是，实验设计、酒精暴露途径和末次暴露时间差异使得难以对酒精对大脑中组蛋白乙酰化的影响及其对行为突触可塑性的影响得出确切结论。其他局限性包括缺乏对传统奖赏回路结构之外脑区（如下丘脑、丘脑、小脑和感觉脑区）的探索，这些区域都可能受到酒精消费的影响。
**3. 酒精对组蛋白乙酰转移酶和去乙酰化酶的影响**
组蛋白修饰酶负责染色质修饰的添加（写入器）和去除（擦除器）。关于组蛋白乙酰化，这些组蛋白乙酰转移酶（HATs）或组蛋白去乙酰化酶（HDACs）的表达（mRNA和蛋白质）和酶活性受刺激影响，进而从给定组蛋白添加或去除乙酰基。虽然这些酶与组蛋白靶标的相互作用复杂，我们才刚刚开始全面理解它们在基因调控中的广泛作用，但新兴证据表明每种酶在细胞质或细胞核中都有特定靶标，这决定了环境刺激如何影响转录。在此，我们将讨论已知的酒精对HATs和HDACs表达及活性的影响，以及这如何影响酒精在整个大脑中诱导的转录谱。
**3.1. 急性和慢性酒精对HAT活性的影响具有区域特异性**
HATs是一组将乙酰基从乙酰辅酶A转移到组蛋白赖氨酸残基上的酶。这些乙酰基转移和底物结合特异性的确切催化机制在不同HAT亚家族间有所不同，导致在生物过程和病理学中的角色略有不同。HATs参与酒精诱导转录变化的程度仍在揭示中。有证据表明乙醇诱导的酶活性具有区域特异性（表2）。在雌性小鼠的杏仁核中，急性和慢性全身性酒精注射增强了细胞核内HAT的活性（通过比色活性测量），但降低了细胞质中的活性（仅急性处理）。相反，在急性或慢性酒精注射后，纹状体细胞中细胞质（而非细胞核）的HAT活性增加。细胞质与细胞核中HAT活性的这些差异表明受影响的特定HAT蛋白以及乙酰化蛋白靶标和生物学结果的潜在差异。细胞核HAT活性增加可能反映了染色质乙酰化和基因转录的增加，而细胞质HAT活性可能涉及其他蛋白质的乙酰化以协助转运至细胞核，或可能调节细胞骨架、细胞运输和离子通道功能。此外，在海马或PFC中未观察到HAT活性变化，表明酒精诱导的HAT活性变化具有脑区特异性。年龄和可能性别也可能在差异HAT活性中起作用。慢性酒精注射在最后一次注射后24小时增加了青春期（而非成年）雄性大鼠PFC中的HAT活性。然而，这种效应似乎不持久，因为在两个年龄段最后一次酒精暴露后2周均未观察到变化。这些结果凸显了酒精在细胞内及不同脑区、性别和年龄间影响乙酰转移酶活性的复杂性。因此，显然还有更多关于HATs在调节酒精神经系统中分子和细胞后果中具体作用需要发现。
大脑中表达多种HATs，我们刚刚开始解析它们在调节酒精奖赏中的作用。在此，我们选择关注那些明确与突触可塑性变化相关并在酒精相关行为背景下报道的HATs。cAMP反应元件结合蛋白（CREB）是突触可塑性中常见研究的转录因子之一，特别是在物质和酒精使用障碍方面。它通过结合基因启动子处的cAMP反应元件（CRE）发挥作用，然后由受体激活的蛋白激酶在Ser133处磷酸化。磷酸化CREB（pCREB）是一种转录因子，并已涉及精神疾病的病理学，可能通过其已知的神经元相关基因（如Bdnf）的调控功能。酒精对大脑中pCREB的影响似乎是区域依赖性的。在杏仁核中，从慢性酒精饮食戒断24小时后以及重复青春期酒精暴露后超过一个月，CeA和MeA中pCREB水平降低，但在大鼠活跃饮用酒精饮食时未降低。在雌性小鼠的PFC中，一系列慢性腹腔酒精注射后，最后一次暴露后24小时pCREB增加，但3周后pCREB降低，进一步示例了末次酒精暴露时长对pCREB水平的重要性以及不同脑区间的差异。在雄性大鼠纹状体中，单次乙醇注射后pCREB水平增加，与配对喂食对照相比慢性乙醇饮食后无变化，而在两者均给予急性乙醇挑战时，慢性酒精喂养大鼠的pCREB低于配对喂食对照。相反，在ddY小鼠的中脑下部，慢性乙醇蒸汽室暴露及从此暴露中戒断增加了pCREB。在小脑中观察到不同的模式：在乙醇初治的雄性大鼠和那些通过饮食慢性暴露的大鼠中，急性乙醇注射均增加了pCREB。然而，急性暴露在酒精初治大鼠中显著更具刺激性，而慢性乙醇饮食（无急性IP暴露）降低了pCREB（与配对喂食对照相比），表明这种效应受酒精依赖调节。总体而言，急性酒精暴露增加pCREB，而慢性暴露具有混合效应，取决于脑区、暴露途径，可能还有性别和物种。考虑到CREB在增强突触可塑性和神经元兴奋性中的已知重要性，未来研究应进一步以区域和性别特异性方式探讨酒精使用与pCREB调节之间的关系。
**表2. 酒精对组蛋白乙酰转移酶的影响**
一旦CREB被磷酸化，CREB结合蛋白（CBP）被招募到活化的CREB，转录启动。CBP，通常与其旁系同源物p300一起提及，对蛋白质功能和基因调控具有广泛影响，可自身乙酰化，并被报道特异性靶向H3K27进行乙酰化。此过程对学习和记忆至关重要，并且受慢性和急性乙醇暴露以年龄和区域特异性方式影响。在一系列研究蛋白质和mRNA的工作中，Pandey及其同事发现，在杏仁核（特别是CeA和MeA）中，急性乙醇后CBP水平增加，而慢性暴露戒断后降低。然而，在大鼠处于慢性酒精饮食时CBP水平不变，与戒断相关的CBP转录减少可通过重新暴露于酒精而恢复至基线水平。除了CBP和mRNA表达的全局变化外，有证据表明酒精可影响CBP与DNA顺式调控区域的相互作用。具体在Arc SARE位点和启动子处，急性乙醇注射后CBP增加，慢性暴露后降低，而慢性暴露动物给予急性乙醇注射时与盐水对照相比无变化。Arc表达对于神经元活动、长时程增强和记忆巩固等过程是必需的，所有这些都与突触可塑性相关。这些结果表明CBP受酒精动态调控，并提供证据表明H3K27处的组蛋白乙酰化可能是酒精诱导转录调控的关键靶点，特别是对于与突触可塑性相关的基因。最后，通过金免疫标记测量，青春期慢性乙醇注射导致雄性大鼠海马中CBP降低。因此，酒精对CBP的影响也可能具有年龄和脑区特异性。
赖氨酸乙酰转移酶2a/2b（Kat2a/2b）优先乙酰化组蛋白H3，并在较小程度上乙酰化H4，属于Gcn5相关N-乙酰转移酶家族，这是研究最多的核HAT亚家族之一。Kat2a（也称为GCN5）主要作为转录激活因子。Kat2b蛋白，也称为p300/CBP相关因子（PCAF），通过其与CBP/p300的关联作为转录共激活因子，并被认为特异性乙酰化H3K9。Kat2a和Kat2b的组蛋白乙酰化作用可改变染色质结构，并已涉及调节基因表达、DNA复制和修复以及细胞周期进程。尽管已有许多研究探讨酒精暴露与H3K9ac之间的关系，但Kat2a/2b的功能作用在很大程度上仍未探索。然而，研究试图通过测量奖赏敏感脑区中mRNA表达的变化来推断酶活性和组蛋白乙酰化的差异。这些效应似乎是性别和区域特异性的。在对慢性乙醇诱导的行为敏化（EIBS；作者定义为过度运动）具有抵抗力的雌性小鼠中，纹状体中Kat2a mRNA水平与盐水对照相比增加，但在EIBS敏感动物或急性乙醇暴露的小鼠中未观察到此效应。在雄性中，单次乙醇注射后大脑皮层（而非海马）中Kat2b表达增加，而慢性乙醇蒸汽暴露与NAc（而非PFC）中Kat2b mRNA增加相关。这些发现很有趣，考虑到Kat2a已知介导海马突触可塑性和长期记忆巩固，但Kat2b在这些功能中的作用仍不清楚。虽然这些初步研究指出Kat2a/2b的性别和区域特异性，但需要更多工作来进一步表征这些关系。
**3.2. 酒精对组蛋白去乙酰化酶的影响具有年龄和性别依赖性**
与HATs相反，组蛋白去乙酰化酶（HDACs）从ε-氨基赖氨酸去除乙酰基，增加组蛋白的正电荷，增强组蛋白-DNA相互作用，从而降低转录潜力。此外，HDACs可能通过去乙酰化特定位点使转录抑制因子结合，从而抑制某些基因的转录。几十年来，HDACs及其药物抑制剂已涉及神经退行性和神经精神疾病的病理学和潜在治疗未来。事实上，临床前研究也开始证实HDAC抑制剂在治疗过量饮酒和戒断症状方面的前景。然而，酒精诱导的HDAC活性变化似乎因性别、脑区和物种而异（表3）。
**表3. 酒精对组蛋白去乙酰化酶的影响**
在杏仁核中，虽然雌性大鼠中未观察到活性差异，但急性乙醇降低了雄性大鼠的HDAC活性。当雄性处于慢性乙醇饮食时，此活性恢复正常，并在戒断时增加。性别和暴露年龄也似乎起作用，青春期慢性暴露的雄性大鼠在青春期显示杏仁核中HDAC活性降低，但在戒断24小时后或停止暴露并动物老化至成年时活性增加。此外，青春期慢性腹腔乙醇注射的雄性大鼠在成年期海马中显示HDAC活性增加。在雌性（而非雄性）PFC中，急性和慢性乙醇暴露增加了细胞核中的HDAC活性。雌性小鼠还显示纹状体中HDAC活性的转变：急性和慢性乙醇暴露后细胞核中活性降低，细胞质中活性升高，但在海马中未观察到变化。这些细胞核与细胞质活性的差异可能表明受酒精暴露和戒断影响的具体HDAC酶存在差异。在NAc中，两次饮酒会话后未观察到HDAC活性变化，但在饮酒10天后22小时HDAC活性降低，这一发现再次强调了酒精暴露时长/剂量和戒断的重要性。综合来看，有证据表明酒精诱导的HDAC活性变化存在脑区特异性性别差异。然而，实验方法、物种和乙醇给药途径的差异，以及某些区域和两性研究的缺乏，使这一结论复杂化。
**3.3. 酒精对I类HDACs的影响**
存在几种不同的HDAC酶，它们被细分为不同类别。I类，以其与酵母转录调节因子还原钾依赖性3（Rpd3）序列的相似性为特征，包括HDAC1、HDAC2、HDAC3和HDAC8。I类HDACs通常被认为是普遍表达的核蛋白。关于酒精诱导的I类HDACs变化的研究有限，但确实示例了年龄和脑区特异性变化（表3）。
急性乙醇暴露增加了雄性大鼠杏仁核以及雄性和雌性小鼠背侧纹状体中Hdac1基因表达，但PFC或整个纹状体中未增加。相反，慢性口服消费降低了雄性大鼠海马（而非PFC）中的Hdac1 mRNA。HDAC2似乎出现更复杂的关系。首先，青春期乙醇暴露导致成年雄性杏仁核中及青春期杏仁核戒断后HDAC2蛋白和mRNA水平增加。这种Hdac2转录的增加也在单次乙醇暴露后的成年雄性杏仁核中观察到。然而，这种效应可能取决于杏仁核亚区差异或暴露途径，因为其他人显示急性和慢性乙醇暴露均降低了雄性大鼠CeA和MeA中的HDAC2蛋白水平。虽然在PFC或NAc中未观察到HDAC2表达差异，但急性乙醇暴露后雄性小鼠背侧纹状体和大脑皮层以及雌性小鼠纹状体中HDAC2降低。在成年雄性大鼠海马中，慢性乙醇饮食以及戒断后观察到Hdac2 mRNA增加，而慢性暴露降低纹状体中Hdac2表达。然而，一个重要注意事项是这些研究使用了雌性小鼠和雄性大鼠，因此不能排除物种效应。关于HDAC3，几个组报告在急性或慢性乙醇后，PFC、海马、纹状体或杏仁核中Hdac3转录无变化。相比之下，在一组混合性别的小鼠中，急性乙醇暴露降低了背侧纹状体和PFC中的HDAC3水平。性别、物种和乙醇给药途径的异质性可能解释了报告中的差异。最后，在雄性小鼠中，慢性（而非急性）乙醇暴露后杏仁核中Hdac8表达升高。相反，雌性小鼠在急性（而非慢性）乙醇暴露后纹状体中Hdac8转录升高。尽管I类HDACs在很大程度上是同源的，共享大部分氨基酸序列，但年龄、脑区、剂量和酒精暴露次数以及可能性别等因素似乎差异性地调节每个特定HDAC对酒精的反应。未来研究需要表征这些具体关系。
**3.4. 酒精对II类HDACs的影响**
II类HDAC蛋白包括HDAC4、HDAC5、HDAC6、HDAC7、HDAC9和HDAC10，因其与酵母Hda-1蛋白的序列相似性而分组。与I类HDACs相比，II类蛋白可能具有一些额外的核外功能，位于细胞核和细胞质中。更具体地说，IIa类HDACs（HDAC4、5、7和9）具有转录因子MEF2的结合位点，已知以活动依赖性方式在细胞核和细胞质之间穿梭。另一方面，IIb类HDACs（HDAC6和10）通常存在于细胞质中，已知去乙酰化α-微管蛋白和皮层肌动蛋白等蛋白质，并涉及代谢功能。此外，每种HDAC亚型可能对其大脑功能和突触可塑性有各自的影响。这些功能差异增加了确定乙醇对乙酰化不同亚细胞效应的复杂性。然而，有证据表明乙醇诱导的II类HDACs变化可能依赖于区域、性别、年龄和暴露时长。
在PFC中，给药途径可能影响酒精对Hdac4的影响，因为慢性腹腔注射后表达水平降低，但急性或慢性口服灌胃后未降低。虽然未观察到急性暴露的影响，但慢性乙醇注射降低了雄性大鼠（而非雌性小鼠）中Hdac4基因表达。在腹侧纹状体（也称为NAc）中，在大鼠从慢性口服酒精获取中取出18小时后，细胞核HDAC4蛋白水平降低，但在戒断0或12小时时无此效应。最后，在杏仁核中，急或慢性酒精暴露后成年雄性大鼠中未观察到HDAC4或Hdac6表达的变化。然而，青春期乙醇暴露后，在戒断期间（而非动物饮酒时）雄性大鼠杏仁核中HDAC4蛋白增加，且变化未持续到成年期。
关于乙醇对HDAC5表达调节的研究结果相互矛盾。急性乙醇暴露后，雄性大鼠杏仁核中Hdac5转录升高，但在雄性和雌性小鼠的PFC或纹状体中未升高。慢性处理时出现更复杂的图景；虽然一些研究发现慢性乙醇降低了雄性小鼠PFC、纹状体和海马中的Hdac5 mRNA，但其他研究显示慢性乙醇对雄性和雌性小鼠的PFC或纹状体以及雄性大鼠杏仁核中Hdac5无影响。
慢性乙醇暴露后雌性小鼠纹状体中Hdac7 mRNA表达上调，但急性乙醇后或雄性大鼠杏仁核或PFC中未见变化。此外，雌性小鼠在急性（而非慢性）乙醇暴露后纹状体中Hdac9表达升高。然而，在急性或慢性乙醇后雄性小鼠杏仁核、海马或PFC中未观察到Hdac9变化。最后，慢性乙醇暴露的雌性小鼠显示纹状体中Hdac10表达降低，而单次乙醇剂量后雄性大鼠PFC中表达增加。综合来看，II类HDACs以剂量依赖性、脑区特异性、可能性别特异性的方式受酒精影响，但缺乏对这些酶的研究阻止了任何广泛的结论。鉴于特别是IIa类HDACs已知在神经元生长、细胞信号传导和神经元毒性中发挥作用，这些酶代表了酒精和神经认知领域的重要未来靶点。
**3.5. 酒精对IV类HDACs的影响**
HDAC11是唯一的IV类HDAC蛋白，其序列与I类和II类HDACs相似。HDAC11比大多数其他HDAC蛋白了解得少得多，但已被确定为DNA复制因子的调节因子。据研究人员所知，尚未探索HDAC11蛋白水平与酒精暴露的关系，但少数研究调查了酒精诱导的基因表达差异。首先，单次乙醇剂量降低了雄性小鼠大脑皮层中的Hdac11基因表达。相反，在急性或慢性乙醇暴露后，雄性小鼠海马、杏仁核或PFC中未观察到其他Hdac11表达差异。然而，Hdac11表达似乎确实对以性别和亚区特异性方式的乙醇暴露敏感。在雌性小鼠中，急性和慢性乙醇暴露均降低了纹状体中Hdac11基因表达。此外，在NAc/腹侧纹状体中，高乙醇饮用小鼠与低饮用小鼠相比显示出更高的Hdac11 mRNA表达水平。然而，另一项使用乙醇蒸汽和腹腔注射的研究未观察到相同效应，这可能是由于研究设计、戒断时间和给药途径的差异。鉴于HDAC11在DNA复制中的作用以及已知的酒精细胞毒性效应，未来研究应探索酒精如何在不同脑区诱导HDAC11表达和活性的变化，并考虑性别差异，这些差异尚未得到充分探索，因此对该酶不易直接比较。
**4. 结论与未来方向**
从所述研究中可以得出几个结论。首先，探索AUD和酒精消费表观遗传基础的研究领域正在迅速扩展，并在将酒精相关的染色质景观变化与神经元功能和成瘾相关行为联系起来方面取得了令人印象深刻的进展；然而，仍有大量工作需要做。鉴于近期证据表明酒精可直接将乙酰基贡献给组蛋白，大多数研究报告跨物种和酒精消费范式中H3和H4乙酰化增加并不意外。事实上，大多数研究表明在戒断期后测量的组蛋白乙酰化水平降低，示例了这些过程如何动态且快速响应环境变化。尽管研究数量有限，但对HATs和HDACs的工作提供了对这一过程的进一步见解。一般来说，HATs，特别是pCREB和CBP，在急性暴露后增加，慢性暴露后降低。酒精对HDACs的调节被证明要复杂得多，且针对特定的HDAC蛋白、脑区和酒精暴露程度。根据涉及的脑区和暴露方式，酒精介导的组蛋白修饰可能有助于调节突触可塑性的转录变化，进而导致与AUD相关的行为变化，包括酒精奖赏、情感状态、冲动性和认知功能。
因此，针对表观遗传调节因子治疗AUD及其他成瘾和神经精神疾病可能是未来研究令人兴奋的方向。初步研究在临床前模型中显示出前景，但这些操作尚未在临床人群中广泛探索。多项研究表明，使用I/II类HDAC抑制剂曲古抑菌素A治疗可减弱大鼠的酒精饮用量和焦虑相关行为，并影响若干相关基因和脑区的染色质乙酰化。类似地，用临床获批用于治疗皮肤T细胞淋巴瘤的HDAC抑制剂辛二酰苯胺异羟肟酸治疗的大鼠显示饮酒动机降低，并在酒精戒断期间缓解抑郁样行为。在临床试验中，丙戊酸已显示出作为AUD潜在治疗药物的一些前景，特别是在管理戒断症状方面。与HDAC抑制剂相比，药理学靶向HATs，尤其是在大脑中，已被证明更加困难，并且仍是一个很大程度上未探索的领域。然而，最近开发的HAT激活剂被证明在增加啮齿动物神经发生和改善长期记忆方面具有前景。其他局限性，如许多临床前酒精暴露模型的转化效度有限以及AUD患者的异质性和共病诊断，对HDAC和HAT调节剂在不同患者群体中的转化潜力提出了额外问题。总之，药理学靶向这些表观遗传调节因子是一种有前景的治疗选择，但需要更多工作来开发器官和细胞类型特异性的药物。
类似地，虽然AUD中性别差异的存在已明确确立，但这些差异背后的机制尚不清楚。大多数研究这些机制的工作集中在性别特异性激素，特别是性腺激素及其在影响酒精强化效应中的作用。虽然这些研究并非没有矛盾结果，但几项研究报告了雌性中雌二醇和睾酮水平与酒精摄入量和/或AUD状态的相关性。另一方面，在男性中发现了雌二醇、卵泡刺激素、睾酮和孕酮水平与酒精摄入量、渴望和AUD状态的相关性。在临床前研究中，高雌激素水平一直与雌性（而非雄性）啮齿动物中较高的酒精饮用量相关并促成此效应。虽然整体证据支持AUD中性别差异可能由性腺激素差异驱动的观点，但性腺激素在大脑内影响酒精行为反应的途径有多种，包括非基因组机制。然而，甾体激素最知名的作用模式是作为转录因子和表观遗传修饰因子，包括导致组蛋白修饰的变化，这些变化进而可能促成该综述中描述的观察结果。因此，需要更多工作来理解这些功能如何促成个体和性别在发展为过量饮酒和AUD倾向上的差异。
神经表观遗传学领域发展迅速，并被证明是揭示成瘾分子机制和探索新治疗选择的理想环境。然而，我们当前的大部分知识基于仅使用雄性啮齿动物、使用不同酒精递送方法且仅研究已知转录靶标的研究。有许多新兴技术为表观遗传数据增加了精度和粒度，使研究人员能够进一步表征酒精对单细胞和特定细胞类型中染色质景观的影响。将测序与广泛使用的技术（如ChIP）和较新技术（如CUT&RUN）配对，可以更精确地解释结果，并可能通过无偏转录谱分析识别新的治疗靶点。具体来说，利用这些分离特定乙酰化标记的技术可能揭示新的转录靶点，无偏方法将允许更广泛地理解与酒精消费行为相关的转录变化汇编。此外，本综述主要报告了酒精暴露与组蛋白乙酰化或HAT/HDAC表达之间的相关性结果。通过直接操作这些标记及其调节因子来证明因果关系，将为机制有效性提供更大支持，并更深入地理解组蛋白乙酰化调节如何直接与酒精使用和成瘾相关行为相关。随着表观遗传机制已被视为未来治疗成瘾和神经精神疾病的靶点，我们迫切需要利用所有可用工具来表征潜在机制并识别新的易感性区域。这些努力应通过相同范式中雄性和雌性之间的直接比较，以及使用最全面和转化相关的方法来辅助。
