Neuron：雌激素影响阿片类药物滥用？痛觉、激素与多巴胺性别差异

摘要：阿片类药物，如芬太尼，因其强效镇痛作用广泛用于缓解疼痛。然而，阿片类药物的滥用和成瘾问题日益严重，尤其是在男性群体中更为突出。研究发现，疼痛不仅是阿片类药物滥用的主要动机，还可能通过影响大脑奖励系统，加剧药物依赖。

阿片类药物，如芬太尼，因其强效镇痛作用广泛用于缓解疼痛。然而，阿片类药物的滥用和成瘾问题日益严重，尤其是在男性群体中更为突出。研究发现，疼痛不仅是阿片类药物滥用的主要动机，还可能通过影响大脑奖励系统，加剧药物依赖。

2025年3月10日美国华盛顿大学麻醉系Jose A. Moro ́n团队于Neuron杂志发表题为Estradiol protects against pain-facilitated fentanyl use via suppression of opioid-evoked dopamine activity in males的文章，研究聚焦于疼痛如何调控中脑腹侧被盖区（VTA）多巴胺神经元的活动，进而影响芬太尼的使用模式。研究发现，持续性炎症疼痛会增强芬太尼诱导的VTA多巴胺神经元反应，并显著增加雄性大鼠的芬太尼自我给药行为，而雌性大鼠则受雌激素的保护作用影响，表现出较低的芬太尼使用倾向。进一步研究揭示，雌二醇在疼痛背景下的作用是复杂的，并非单一抑制阿片使用，而是通过激活VTA雌激素β受体（ERβ）来抑制阿片诱导的多巴胺活动，从而减少药物滥用行为。

这些发现强调了疼痛、激素水平和性别之间的复杂相互作用，并为理解阿片类药物滥用的性别差异提供了新的视角，对制定个性化的疼痛管理与成瘾干预策略具有重要意义。

结果一：炎症性疼痛促进雄性大鼠的芬太尼自我给药

为了探究炎症性疼痛是否影响芬太尼的使用，研究者为大鼠植入静脉导管，进行芬太尼自我给药（SA）实验，并通过完全福氏佐剂（CFA）在后足诱导持续性炎症疼痛，对照组则注射生理盐水（SAL）。实验分为三周，每日进行2小时芬太尼SA训练（5或2 μg/kg/次）。结果显示，在第一周，无论性别或是否存在疼痛，大鼠的芬太尼SA无显著差异。然而，从第二周开始，CFA处理的雄性大鼠摄入的芬太尼显著高于CFA雌性大鼠，并在第三周继续上升至所有实验组中最高水平，而CFA对雌性大鼠的芬太尼摄入无影响。此外，在戒断训练后，CFA雄性大鼠的药物寻求行为较SAL雄性大鼠更持久，而所有雄性大鼠在药物提示线索（cue）重新引入后均表现出更强的药物寻求行为。结果表明，炎症性疼痛会随时间推移选择性地促进雄性大鼠的芬太尼摄入，并影响其戒断早期的药物寻求行为。

图1：炎症性疼痛选择性促进雄性大鼠的芬太尼自我给药

结果二：炎症性疼痛加重雄性大鼠对高剂量芬太尼的偏好

为了探究炎症性疼痛是否导致性别差异性的痛觉反应和芬太尼使用情况，研究者采用完全福氏佐剂（CFA）诱导大鼠炎症，并测量炎症程度、痛觉敏感性及芬太尼镇痛效果。结果显示，CFA诱导的炎症反应（足部肿胀）和痛觉过敏（机械刺激缩足阈值降低）在雄性和雌性大鼠之间无显著差异，且CFA大鼠的芬太尼镇痛效应也无性别差异。此外，渐进比率（PR）测试显示，CFA雌性大鼠比对照组（SAL）雌性大鼠获得的芬太尼输注次数减少，但CFA雄性大鼠对高剂量芬太尼（5 μg/kg）的偏好明显高于SAL雄性大鼠，而雌性大鼠的芬太尼剂量偏好不受CFA影响。这表明，虽然炎症性疼痛在不同性别中引起相似的生理变化，但它会特异性地增强雄性大鼠对高剂量芬太尼的强化作用，可能加剧其阿片类药物使用风险。

图2：CFA 在雌雄大鼠中产生相似程度的炎症、伤害感受和芬太尼镇痛作用，但在雄性大鼠中增强芬太尼的剂量反应

结果三：无线光纤示踪揭示芬太尼使用过程中VTADA神经元的性别与疼痛特异性活动

为了探究炎症性疼痛如何影响VTA多巴胺（VTADA）神经元在芬太尼使用过程中的活动，研究者采用无线 in vivo 光纤示踪技术，在TH-Cre+ 转基因大鼠中记录VTADA神经元的钙瞬变信号，并区分自发活动与芬太尼诱发的活动。实验发现，CFA不影响雌性大鼠VTADA神经元的自发活动频率，但显著抑制雄性大鼠的自发活动，该效应在芬太尼自我给药（SA）第3周逐渐恢复。此外，芬太尼诱发的VTADA神经元活动需要杠杆按压、提示信号和药物输注的共同作用，表现为显著的钙瞬变增加。结果表明，CFA对雄性大鼠VTADA神经元自发活动的抑制是暂时的，而芬太尼诱发的VTADA活动受性别和疼痛状态的影响，为炎症性疼痛如何调控阿片类药物使用的神经机制提供了更精确的时间动态信息。

图3：无线体内光纤光度法检测芬太尼自我给药过程中VTADA神经元活动的性别与疼痛特异性影响

结果四：炎症性疼痛增强雄性大鼠芬太尼诱发的VTA多巴胺神经元响应

为了探究炎症性疼痛如何影响芬太尼使用过程中VTA多巴胺（VTADA）神经元的激活，研究者分析了芬太尼诱发的jGCaMP7c信号，并评估了响应幅度及杠杆按压触发事件的概率。结果显示，雌性大鼠的VTADA神经元响应在整个自我给药（SA）过程中保持稳定，不受CFA影响，且行为表现一致。相比之下，CFA显著改变了雄性大鼠的VTADA神经元活动：CFA雄性大鼠在SA第1周的芬太尼诱发响应较弱，但随着时间推移，响应幅度和事件概率逐渐增加，到第3周时超过所有其他组。VTADA峰值大小与芬太尼摄取量呈正相关，表明增强的VTADA响应可能促进了CFA雄性大鼠对芬太尼的摄取。这些结果揭示了炎症性疼痛如何通过增强VTA多巴胺系统的反应性，选择性地促进雄性大鼠的阿片类药物使用。

图4：疼痛随时间推移增加雄性大鼠芬太尼诱导的VTADA神经元事件幅度和发生概率

结果五：VTADA神经元活动调控炎症性疼痛状态下的芬太尼摄取

为了探究VTADA神经元活动是否决定了炎症性疼痛状态下芬太尼摄取的增加，研究者分别采用化学遗传学抑制和激活VTADA神经元的方法。在SA第3周，通过注射Gi-DREADD（抑制型设计受体）并给予CNO，成功抑制了CFA雄性大鼠的VTADA神经元活动，结果显示芬太尼摄取量显著降低，且PR测试中的杠杆按压减少。同时，芬太尼诱发的VTADA神经元响应也明显下降，表明VTADA神经元的高幅度活动是CFA雄性大鼠增加芬太尼摄取的必要条件。相反，在CFA雌性大鼠中，研究者使用Gq-DREADD（激活型设计受体）刺激VTADA神经元，发现其芬太尼摄取量和VTADA神经元响应均增加，说明增强VTADA活动足以促使CFA雌性大鼠增加芬太尼摄取。这些结果表明，VTADA神经元活动在疼痛状态下的阿片类药物使用中起着关键的调控作用。

图5：芬太尼自我给药第 3 周期间高幅度的芬太尼诱导 VTADA 活性在 CFA 处理后促进芬太尼使用是必要且充分的

结果六：卵巢激素抑制雌性大鼠芬太尼摄取及VTADA→NAc通路激活

为了探究雌性大鼠在芬太尼摄取和VTADA→NAc通路激活方面的性别保护机制，研究者首先分析了不同动情周期阶段（发情前期、发情期、动情间期、黄体期）对芬太尼摄取的影响，结果显示无论是否处于疼痛状态，摄取量均无显著变化。此外，研究者通过卵巢切除（OVX）消除雌性激素影响，发现OVX雌性大鼠的芬太尼摄取量显著增加，并超过雄性大鼠。同时，OVX也增强了芬太尼诱发的VTADA→NAc通路活动，使其模式类似于CFA雄性大鼠。这些结果表明，卵巢激素在抑制雌性大鼠的芬太尼摄取和VTADA神经元活动中起关键作用，是性别差异的重要调节因素。

图6：卵巢激素的缺失促进芬太尼自我给药，并增强芬太尼诱导的VTADA→NAc活性

结果七：雌二醇对芬太尼摄取和VTADA神经元活动的调控依赖于疼痛状态

为了探究雌二醇（E2）在不同性别及疼痛状态下对芬太尼摄取及VTADA神经元活动的影响，研究者在卵巢切除（OVX）雌性大鼠和完整雄性大鼠中进行E2系统性注射，并观察芬太尼自我给药（SA）第三周的变化。结果显示，在CFA诱导疼痛的雄性大鼠中，E2显著降低了芬太尼诱发的VTADA活动和摄取量，而未受疼痛影响的雄性大鼠对E2无明显反应。相反，在OVX雌性大鼠中，E2未能抑制疼痛状态下的芬太尼摄取，但在无痛状态下，E2增加了VTADA活动和芬太尼摄取。这些结果表明，E2对VTADA神经元的调控作用取决于疼痛状态，在有痛雄性大鼠中起抑制作用，而在无痛OVX雌性大鼠中起促进作用。

图7：雌二醇对芬太尼自我给药（SA）及VTADA活性的影响依赖于疼痛的存在

结果八：VTA ERβ信号介导E2对芬太尼诱发的VTADA→NAc活动的调控

为了探究E2通过VTA雌激素受体β（ERβ）信号调控芬太尼诱发的VTADA→NAc活动，研究者在完整雄性、卵巢切除（OVX）雌性及假手术（SHAM）雌性大鼠中进行了VTA ERα或ERβ的药理学阻断实验。实验采用VTA局部注射ER拮抗剂（MPPVTA阻断ERα，PHTPPVTA阻断ERβ），并结合全身或局部E2给药，检测芬太尼诱导的VTADA→NAc活动。结果显示，在CFA雄性大鼠中，无论是全身（E2s.c.）还是VTA局部（E2VTA）E2给药均抑制了VTADA→NAc活动，而ERβ拮抗剂（PHTPPVTA）可逆转这一抑制作用，而ERα拮抗剂（MPPVTA）无效。相反，在CFA OVX雌性大鼠中，E2无论以何种方式给药均未影响VTADA→NAc活动，且ERα或ERβ拮抗剂也未产生作用。而SHAM雌性大鼠对ERβ拮抗剂的反应与雄性类似，即PHTPPVTA增强了VTADA→NAc活动。这表明，VTA ERβ信号在性腺完整且E2水平较高的个体中发挥作用，介导了E2对芬太尼诱导的VTADA→NAc活动的性别特异性调控。

图8：雌二醇通过VTA雌激素受体β信号通路抑制芬太尼诱导的VTADA→NAc活性

总结

本研究发现，慢性炎症性疼痛促进了雄性大鼠的芬太尼自我给药，而雌性大鼠因卵巢激素的保护作用不受影响。卵巢切除后，雌性大鼠的芬太尼使用增加。进一步研究表明，高雌二醇状态（自然或外源性）通过VTA雌激素受体β（ERβ）信号抑制芬太尼自我给药及相关多巴胺神经元活动。该研究揭示了性激素在疼痛背景下调控阿片类药物滥用的作用。