酒精如何掌控你的大脑？Cell：TMEM132B

探寻大脑中与酗酒相关的蛋白

酒精在动物身上能引起很多行为反应，但其分子机制并不清楚。以前的研究发现酒精能结合大脑中的很多膜蛋白，包括多种离子通道和受体（这其中也包括GABAA受体），并改变它们的活性，进而改变神经元活性并引起行为变化。但在分子细胞和系统行为水平上，具体的酒精靶点在和酒精相关的行为中的具体作用还悬而未决。为了研究这些问题，作者从长期酗酒患者的大脑组织入手，来研究膜蛋白的表达水平是如何在酗酒患者的大脑中变化的。理解这些分子水平上的变化有可能能为酒精为什么能在动物身上引起多种行为反应的分子机制提供一些答案。

因此，作者首先从NIH的人类脑库获得6个正常人和6个酗酒者的大脑海马组织，并通过对人类大脑海马膜蛋白进行分离纯化和定量质谱学分析，找到一系列在表达水平上有变化的膜蛋白。进一步分析发现，新的跨膜蛋白TMEM132B在长期酗酒患者的海马中表达明显减低。通过构建GST-TMEM132B融合蛋白进行GST-Pulldown在小鼠海马匀浆液中反向寻找其结合蛋白，并通过质谱学分析发现其能够结合GABAA受体亚基系列家族成员。研究人员进一步在小鼠脑组织中进行共沉淀实验中发现TMEM32B能够与GABAA受体结合。另外，在小鼠中遗传敲除TMEM132B会导致GABAA受体在突触后膜表达量下降并降低GABA能抑制性突触传递。这些结果表明TMEM132B蛋白与GABAA受体相互作用并调节GABAA受体在突触上的含量。

TMEM132B调节酒精在GABAA受体上的正向变构效应

在此之前有许多研究已经显示酒精是GABAA受体的正向变构调节剂【2,13-15】。因此，作者研究了TMEM132B是否能调节酒精在GABAA受体上的作用。研究团队首先在表达GABAA受体和TMEM132B的HEK293T细胞中测量了GABA诱导的全细胞电流，发现虽然酒精（50 mM）在只表达GABAA受体的细胞中增强了非饱和浓度GABA（10 uM）诱导的全细胞电流，但在表达GABAA受体和TMEM132B的细胞中，全细胞电流的增强幅度更大。该结果表明TMEM132B能增强异源细胞中酒精对GABAA受体的正向变构效应。值得注意的是GABAA受体的其他结合蛋白，包括Shisa7、gephyrin、LHFPL4和Neuroligin2，并没有增强酒精对GABAA受体的正向变构效应，这表明TMEM132B在调节酒精对GABAA受体的正向变构效应方面具有独特性。另外，在HEK293T细胞中的剂量-反应曲线实验显示，TMEM132B显著增强了酒精在不同浓度下对GABAA受体的正向变构效应。然而，TMEM132B并没有改变酒精对调节GABA诱导电流的EC50。因此，TMEM132B增加了酒精增强GABAA受体电流的功效，但不改变其效力。

另外，在澳大利亚昆士兰大学Angelo Keramidas研究员和陆伟实验室博士后彭世笑的共同协助下，研究人员进一步证明了TMEM132B结合GABAA受体以后能引起GABAA受体离子通道的关闭减慢。这一结果表明TMEM132B结合GABAA受体除了能增强酒精在GABAA受体上的正向变构效应，也能调控GABAA受体离子通道的动力学。

基因敲除TMEM132B导致小鼠饮酒增多并降低酒精的镇定与催眠效应

接下来，研究人员对TMEM132B基因敲除小鼠进行系列的和酒精相关的行为学分析。在十字迷宫实验中，当给小鼠注射低剂量酒精（1.5g/kg）时，相比野生型小鼠，敲除TMEM132B的小鼠在十字架开放区活动次数明显减少。这说明基因敲除TMEM132B能降低低剂量酒精的抗焦虑效应。当注射高剂量的酒精（4g/kg）时，研究人员发现敲除TMEM132B的小鼠更不容易进入镇定与催眠的状态。比如，在翻正反射丧失（loss of righting reflex, LORR）实验中，对比野生型小鼠，TMEM132B敲除小鼠在注射等剂量的酒精（4g/kg）后，其达到失去知觉状态时所需的时间更久，另外从失去知觉中苏醒过来所用时间更短。这些结果表明，敲除TMEM132B以后会减弱酒精在神经系统中的作用，降低酒精的镇定和催眠的功效。另外，研究人员也设计了长期饮酒和酗酒实验，并观察到敲除TMEM132B的小鼠在训练饮酒一周左右，饮酒量明显增加，超过了同窝野生型对照小鼠。最后，研究人员在小鼠酗酒实验中发现敲除TMEM132B的小鼠有更严重的酗酒行为。

目前，虽然酒精能结合并调控大脑中多种离子通道和受体，但科学界对酒精是怎么引起各种行为反应的分子机制的了解并不深入。当前的研究结果表明，一个新的跨膜蛋白TMEM132B能调节酒精在GABAA受体上的功能，并能抑制小鼠的饮酒行为和增强酒精的降焦虑，镇定和催眠功能。当然，这项研究也不排除谷氨酸NMDA受体或其它受体和离子通道在调节酒精的行为效应上的重要功能。另外，酒精的行为效应也与多巴胺神经元的活性有关，但是酒精如何调控多巴胺神经元释放多巴胺还需要深入研究。