“三叔是个烟龄超四十年的老烟枪了，一笑就露出两排大黄牙，整日烟不离手”

“村里老李是个酒鬼，每餐都要喝上一口，火车上吃泡面都必须整瓶二锅头”

“邻居家的小孩叫阿强，在读初一，沉溺于网络游戏无法自拔，邻居大姐为此一筹莫展”

说起成瘾，你脑子里可能会立马冒出老烟枪三叔、酒鬼老李、网瘾少年阿强等一系列男性形象以及为此愁眉苦脸的三婶、老李媳妇儿、阿强妈妈。在我们的印象中，无论抽烟喝酒吸毒还是赌博打游戏，男性似乎都比女性更容易成瘾，这是偏见么，还是真实存在的呢？如果成瘾的性别差异真的存在，背后的机制是什么？

2025年5月7日，华盛顿大学Jose A. Moron教授团队在知名期刊Neuron（IF2024=14.7）发表了题名为“Estradiol protects against pain-facilitated fentanyl use via suppression of opioid-evoked dopamine activity in males”的研究论文。研究团队通过在大鼠上进行实验，验证了成瘾确实存在性别差异，而雌激素在这里面发挥着重要作用。

研究亮点
1、无线光纤记录的长期动态监测
实现了在自由行为动物中长达数周的VTA钙信号记录，捕捉到疼痛诱导的多巴胺活动随时间逐渐增强的动态过程。
2、性别特异性机制的揭示
首次明确炎症疼痛仅增强雄性而非雌性大鼠的芬太尼使用，并发现其由VTA多巴胺神经元活动增强驱动。
3、激素-疼痛-神经可塑性的三重交互
发现雌二醇（E2）的保护作用依赖于疼痛背景，在疼痛雄性中抑制多巴胺活动，而在无疼痛雌性中反而增强，挑战了E2单纯促进奖赏的传统观点。
4、化学遗传学验证因果性
过DREADD技术证明VTA多巴胺神经元活动对芬太尼使用的必要性与充分性。
5、临床转化潜力
提示雌激素或ERβ激动剂可能作为疼痛患者中预防阿片滥用的潜在治疗策略，尤其适用于男性或激素替代治疗人群。

CFA炎症雄鼠比雌鼠更倾向芬太尼上头
咱们来看看实验具体是怎么做的。研究团队以阿片类药物芬太尼为落脚点来研究成瘾。阿片类药物作为强效镇痛药，常用于治疗中到重度疼痛。战场上被炸得手脚横飞的士兵，军医会为他们打上一针吗啡来镇痛，吗啡就是一种阿片类药物。阿片类药物虽是镇痛界扛把子，但代价却是，患者可能因长期使用而产生生理依赖和耐受性，从而导致阿片成瘾。临床上观察到，男性比女性更易滥用阿片。

研究团队模拟临床，首先建立了疼痛的大鼠模型，并配备了相应的对照组，形成4组不同条件下的大鼠：脚底板注射完全弗式佐剂（CFA）从而产生慢性炎症疼痛的雄性大鼠（CFA炎症雄鼠）和雌性大鼠（CFA炎症雌鼠）以及脚底板注射生理盐水的对照雄性大鼠（对照熊鼠）和雌性大鼠（对照雌鼠）。

然后给这4组大鼠都接上了一套装置，训练它们进行芬太尼自我给药（self administration，SA，图1）。装置具体是这样的，大鼠前面有两个按钮，按其中一个会启动注射器的开关，通过静脉留置针向大鼠体内注射100 μL芬太尼，并且伴随5 s的提示灯亮，按另外一个按钮不会有任何反应。训练每天进行2小时，每周5天，持续3周，第1周注射器里芬太尼的浓度为5 μg/kg（根据大鼠的体重配置浓度），第2-3周为2 μg/kg。

图 1 炎症性疼痛选择性地促进雄性大鼠的芬太尼自我给药
(A) 行为实验时间线示意图。
(B 和 C) CFA或SAL处理后雄性和雌性大鼠的 (B) 有效杠杆反应次数 和 (C) 经体重标准化的芬太尼摄入量。
(D) 有效与无效杠杆的区分（杠杆偏好 = 有效杠杆按压次数 / 总杠杆按压次数）。
(E) SA第3周期间平均有效杠杆反应速率。
(F 和 G) CFA或SAL处理后雄性和雌性大鼠 (F) 各SA周的平均芬太尼摄入量 (μg/kg) 以及 (G) SA第2周至第3周（2 μg/kg/次）总芬太尼摄入量的比较。
(F) 和 (G) 中的每个符号代表一个个体。
可以看到，在第1、2周，4组大鼠表现没有差异，第3周，CFA炎症雄鼠摄入了比CFA炎症雌鼠更多的芬太尼。这得到了第一个结论：炎症疼痛会随着时间的推移，选择性促进雄鼠的芬太尼摄入。

芬太尼上头的性别差异的原因探索
为什么CFA炎症雄鼠会摄入更多的芬太尼？难道雄鼠相比于雌鼠感受到了更强烈的痛感，或者同剂量的芬太尼在雄鼠中的效果不如雌鼠，所以需要摄入更多量的芬太尼来达到同样的效果？研究团队通过实验排除了这两个可能性（图2），并把关注点投向了腹侧被盖区（VTA）的多巴胺（DA）神经元。

图 2 CFA在雄性和雌性中产生可比水平的炎症、伤害性感受和芬太尼镇痛作用，但增强雄性的剂量反应
(A) 行为方法示意图。
(B) 芬太尼SA三周期间用测径器测量的相对爪厚度。
(C) 用电子Von Frey测得的相对爪缩足阈值 (PWT)。
(D) 芬太尼诱导（2 μg/kg, 静脉注射）的镇痛作用，通过输注后相对于输注前的PWT表示。
(E) 雌性（左）和雄性（右）在PR期间的平均有效杠杆反应次数以及平均总反应次数（插图）。
(F) PR阶段获得的平均芬太尼输注次数（奖赏）以及获得的总奖赏数（插图）。
(G) 平均PR中断点，以为了一次输注所作的最大反应次数表示。
(H) 雌性（左）和雄性（右）在芬太尼剂量反应测试中的平均摄入量。

阿片类药物能够刺激VTA的DA释放，而研究团队之前的体外研究发现，CFA会对VTA的DA释放产生抑制作用。因此，阿片类药物对于CFA后VTA的DA释放能力改变变得难以预测。有没有可能CFA对VTA的多巴胺神经元的影响导致了芬太尼使用中的性别差异？研究人员利用创新的无线体内光纤光度记录技术，实时监测了芬太尼自我给药过程中VTADA神经元的钙瞬变活动，以探究疼痛和性别因素对其的影响（图3A）。

图 3 芬太尼SA期间的无线体内光纤光度记录检测到对VTADA神经元活性的性别和疼痛特异性效应
(A) 实验方法示意图。
(B) 自发VTADA事件和与导致芬太尼输注的杠杆按压时间锁定的芬太尼诱发事件的事件检测。
(C) TH-Cre+大鼠VTA内光纤位置（虚线）和Cre依赖的jGCaMP7c (GFP) 表达与TH（白色箭头）共定位的代表性图像。
(D) 表达jGCaMP7c或对照病毒的大鼠中，芬太尼诱发的VTADA神经元荧光的Z值以及单个试验的热图，这些试验与有效杠杆按压（黑色箭头）和芬太尼输注/线索呈现（灰色条）时间锁定。比例尺：1 Z值（垂直）和 5秒（水平）。
(E) 表达jGCaMP7c或对照病毒的VTADA神经元中，芬太尼诱发事件以2秒间隔分组的曲线下面积 (AUC)。
(F) SA会话开始或结束时的荧光（任意单位, a.u.）之间的关系。数据点代表单个记录会话。
(G 和 H) (G) CFA或SAL处理的雌性和 (H) 雄性的自发VTADA钙瞬变活性代表性轨迹（上图）和平均每周自发事件率频率（下图）。数据点代表来自单个大鼠的每周均值。

结果显示，CFA炎症疼痛对VTADA神经元的基础自发活动产生性别特异的调控：它持续降低了雄性大鼠的自发活动频率，而对雌性则无影响（图3G,H）。研究人员成功区分了自发的神经活动与“芬太尼诱发”的活动（由杠杆按压、线索提示和药物输注共同触发）。芬太尼诱发活动的产生需要杠杆按压反应 、线索呈现以及同时的芬太尼输送，这些因素叠加，共同引起了VTADA神经元钙瞬变活动的急剧增加（图3B，视频1、2）。

视频1 记录到一次“芬太尼诱发”的活动

视频2 记录到另一次“芬太尼诱发”的活动

研究人员进一步探索了SA期间VTADA神经元活动如何受到CFA的影响（图4）。在芬太尼SA过程中，雌性大鼠的神经反应始终保持稳定，不受疼痛影响。而CFA雄性大鼠初期反应减弱，但随着用药时间推移，其芬太尼诱发的多巴胺神经元活动幅度和反应概率逐周显著增强，在第三周达到最高水平，显著超过所有其他组。这种神经活动的增强轨迹与CFA雄性大鼠行为上表现出芬太尼摄入量增加的模式完全平行，且神经反应的峰值大小与药物摄入总量呈强正相关。

图 4 疼痛随时间增加雄性大鼠芬太尼诱发的VTADA神经元事件幅度和概率
(A 和 B) (A) 有疼痛（CFA; n=6）或无疼痛（SAL; n=7）的雌性和 (B) 有疼痛（CFA; n=7）或无疼痛（SAL; n=6）的雄性中，芬太尼诱发的VTADA事件 (Z值 ± SEM)，与SA每周的有效杠杆反应（黑色箭头）和芬太尼输注（灰色条）对齐。比例尺：1 Z值（垂直）和 2秒（水平）。
(C–H) 各SA周的事件峰值Z值以及显示单个试验的热图，这些试验与导致输注/线索传递的杠杆按压对齐，分别对应 (C) 无疼痛雌性、(D) 无疼痛雄性、(E) 有疼痛雌性 和 (F) 有疼痛雄性。(G) SAL或CFA处理后雌性和 (H) SAL或CFA处理后雄性中，每次芬太尼杠杆按压引发可检测峰值的概率。
(I) SA第2周和第3周之间的峰值Z值。
(J) SA每周的VTADA活性AUC。每个数据点代表单个大鼠/SA周的均值。
(K) SAL和CFA处理后雄性中，平均芬太尼诱发VTADA AUC与SA期间芬太尼摄入量之间的关联。
(L) SA第2周至第3周VTADA峰值概率的百分比变化。

增强的VTADA神经元活动促使芬太尼上头
为确定高强度VTA多巴胺神经元活动是否为CFA雄性大鼠增加芬太尼使用所必需，研究人员在SA第三周采用化学遗传学方法抑制VTADA神经元，并检测其对芬太尼诱发的VTADA活动及芬太尼摄入量的影响（图5）。实验发现，使用Gi-DREADD抑制神经元后，原本在第三周会出现的芬太尼摄入量增长被完全阻断，其摄入水平维持在第二周的程度，且在动机测试中的反应也减少。同时，芬太尼诱发的DA神经活动也相应下降。结果表明，疼痛背景下雄性大鼠芬太尼使用量的增加，依赖于VTADA神经元对药物反应性随时间推移而增强的这一特定神经活动变化，证明了该神经机制的行为必要性。

图 5 SA第3周期间高强度芬太尼诱发VTADA活性是CFA后促进芬太尼使用的必要和充分条件
(A) 雄性实验方法示意图。SA第3周期间，表达Gi-DREADD的雄性在SA会话开始前20分钟接受SAL (Gi+SAL) 或CNO (Gi+CNO)，表达mCherry的雄性接受CNO (mCh+CNO)。
(B) CNO或SAL处理后，雄性在芬太尼SA（2 μg/kg/次）期间每日芬太尼摄入量的变化。
(C) 与基线相比，雄性在CNO或SAL后的平均摄入量变化。
(D) CNO或SAL后雄性的PR中断点。(E 和 F) Gi+SAL、(G 和 H) Gi+CNO 和 (I 和 J) mCh+CNO 雄性中，与杠杆按压（箭头）和输注（灰色条）对齐的芬太尼诱发VTADA钙瞬变、峰值概率和峰值Z值（基线时）。
(K) 雌性实验方法示意图。SA第3周期间，表达Gq-DREADD的雌性在SA会话开始前20分钟接受SAL (Gq+SAL) 或CNO (Gq+CNO)，表达mCherry的雌性接受CNO (mCh+CNO)。
(L) CNO或SAL处理后，雌性在芬太尼SA（2 μg/kg/次）期间每日芬太尼摄入量的变化。
(M) 与基线相比，雌性在CNO或SAL后的平均摄入量变化。
(N) CNO或SAL后雌性的PR中断点。(O 和 P) Gq + SAL、(Q 和 R) Gq + CNO 和 (S 和 T) mCh + CNO 雌性中，与杠杆按压和输注对齐的芬太尼诱发VTADA钙瞬变、峰值概率和峰值Z值。
研究人员进一步通过化学遗传学技术激活CFA雌性大鼠的VTA多巴胺神经元，发现这种人为的兴奋性干预足以模拟雄性表型，导致其芬太尼摄入量及药物诱发的DA神经元反应显著增加（图5）。该结果与抑制实验相结合，共同证明了增强的VTADA神经元活动是驱动疼痛背景下芬太尼使用量增加的充分必要条件，揭示了多巴胺奖赏系统过度兴奋在成瘾行为中的核心因果作用。

雌二醇（E2）导致的性别差异
由于疼痛会促进芬太尼诱发的VTADA神经元反应，从而选择性地驱动雄性增加芬太尼使用，研究人员推测先天的性别差异保护了雌性。通过进一步探索，研究人员发现雌性大鼠对芬太尼的天然抵抗力并非由动情周期调节，而是依赖于卵巢激素的保护作用（图6）。去除卵巢（OVX）后，雌性大鼠的芬太尼摄入量及其诱发的VTA至伏隔核的多巴胺神经通路活动均显著增强，其表现与疼痛状态下的雄性大鼠相似。这表明卵巢分泌的激素（如雌激素）能有效抑制多巴胺奖赏系统对阿片药物的反应性，从而在生理状态下抑制雌性的药物寻求行为，构成了性别差异的关键内在保护机制。
 

图 6 卵巢激素的耗竭促进芬太尼自我给药并易化芬太尼诱发的VTADA→NAc活性
(A) 四个周期阶段——动情间期 (D)、动情前期 (P)、动情期 (E)、动情后期 (M)——相对雌激素水平示意图（左）以及包含白细胞（黄色箭头）、有核上皮细胞（绿色箭头）和角质化上皮细胞（红色箭头）的代表性阴道细胞学涂片。
(B) SA第2-3周（2 μg/kg/次）各阶段的平均芬太尼摄入量。
(C) 雌二醇水平低 (D+M) 或高 (P+E) 时的平均芬太尼摄入量。
(D) 卵巢切除术 (OVX) 程序示意图和芬太尼自我给药第1周期间的平均芬太尼摄入量。
(E) 病毒靶向策略示意图以及jGCaMP与TH共定位和光纤位置的代表性图像（左；比例尺：500 μm）；雄性（蓝绿色）、OVX雌性（金色）或假手术OVX (SHAM; 紫色) 的性腺完整雌性中芬太尼诱发的VTADA→NAc瞬变。
(F) 疼痛状态下，SHAM或OVX处理的雌性及完整雄性中，芬太尼诱发的VTADA→NAc瞬变的峰值Z值。

雌二醇（E2）在雌性体内浓度较高，并可调节多巴胺（DA）活性和奖赏相关行为。为确定E2是否抑制疼痛促进的芬太尼使用和VTADA活性，在SA第三周向OVX雌性和完整雄性全身性给予E2（图7）。研究发现雌二醇（E2）对芬太尼使用及其诱发VTA多巴胺神经元活动的调节作用具有显著的“情境依赖性”，即同时取决于性别和疼痛状态。在疼痛背景下的雄性大鼠中，E2发挥了保护性作用，显著抑制了芬太尼诱发的DA神经元活动及药物摄入量。然而，在OVX的雌性中，E2的效果截然相反：在无疼痛状态下，它反而增强了多巴胺反应和药物摄入；而在疼痛存在时，E2则失去调节作用。这表明E2的神经药理学效应并非固定不变，其方向（抑制或促进）严重依赖于机体内在的激素背景和外在的疼痛状态，揭示了激素-环境互作在调控成瘾易感性中的复杂性。

图 7 雌二醇对芬太尼SA和VTADA活性的效应取决于疼痛的存在
(A) 实验方法示意图。OVX雌性和雄性在开始SA前接受CFA或SAL及静脉导管。第3周会话前30分钟，皮下注射雌二醇 (E2; 20 μg/kg) 或载体 (VEH; 芝麻油)。
(B 和 C) CFA雄性在E2或VEH处理后，SA第3周期间 (B) 与杠杆按压（箭头）和芬太尼输注（灰色条）对齐的芬太尼诱发VTADA钙瞬变活性 以及 (C) 峰值Z值。
(D 和 E) SAL雄性在 (D) E2或VEH处理后的VTADA钙瞬变活性 以及 (E) 峰值Z值。
(F 和 G) CFA OVX雌性在 (F) E2或VEH处理后的VTADA活性 以及 (G) 峰值Z值。
(H–M) SAL OVX雌性在 (H) E2或VEH处理后的VTADA活性 以及 (I) 峰值Z值。芬太尼摄入量的变化：(J) CFA雄性在E2或VEH后，(K) CFA OVX雌性在E2或VEH后，(L) SAL雄性，(M) SAL OVX雌性。
(N 和 P) CFA和E2或VEH处理后雄性和OVX雌性的 (N) 平均芬太尼摄入量（2 μg/kg/次）、(O) SA第3周期间平均摄入量 和 (P) PR中断点。
(Q–S) SAL和E2或VEH处理后雄性和OVX雌性的 (Q) 平均芬太尼摄入量（2 μg/kg/次）、(R) SA第3周期间平均摄入量 和 (S) PR中断点。

研究人员进一步探究了E2抑制疼痛背景下芬太尼使用的分子机制，发现其通过作用于VTA内的雌激素受体β（ERβ）亚型发挥保护作用（图8）。在性腺完整的CFA雄性大鼠中，无论是全身还是VTA局部给予E2，均能显著抑制芬太尼诱发的VTA至NAc多巴胺通路活动。关键的是，这种抑制效应可被VTA内注射ERβ特异性拮抗剂（PHTPP）所逆转，恢复高强度的神经反应，而ERα拮抗剂（MPP）则无效，表明E2的保护作用特异性由ERβ介导。这种ERβ的调控具有严格的背景依赖性：它仅在性腺完整、存在内源性或外源性较高水平E2的个体中起作用。在卵巢切除（OVX）的雌性中，E2失去了调节作用，ER拮抗剂也无效，说明完整的卵巢激素环境是ERβ功能的基础。而在假手术（SHAM）的完整雌性中，ERβ拮抗则能像在雄性中一样增强神经反应。这些结果揭示了疼痛通过激活VTA ERβ信号通路，性别特异性地增强多巴胺系统对阿片药物的反应性，从而促进成瘾行为，为开发靶向ERβ的性别特异性成瘾干预策略提供了关键理论依据。

图 8 雌二醇通过VTA雌激素受体β信号抑制芬太尼诱发的VTADA→NAc活性
(A) 实验程序示意图。TH-Cre+雄性和雌性大鼠在VTA接受jGCaMP7c并植入双侧套管，同时在NAc植入单侧光纤。雌性接受OVX或SHAM手术。大鼠在芬太尼SA前接受静脉导管和CFA。在全身性注射E2s.c. (20 μg/kg) 或VEHs.c. （芝麻油；1 mL/kg）20分钟后，大鼠接受VTA内ER拮抗剂的微量注射。或者，大鼠在VTA内注射E2VTA (40 ng/μL) 或VEHVTA （10% EtOH生理盐水）前5分钟接受VTA内ER拮抗剂注射。
(B 和 C) CFA雄性在 (B) 全身性E2s.c. 或VEHs.c. 后 以及 (C) E2s.c. 和MPPVTA 或PHTPPVTA 后的芬太尼诱发VTADA→NAc活性和峰值Z值。
(D 和 E) CFA雄性在 (D) E2VTA 或VEHVTA 后 以及 (E) E2VTA 前预处理MPPVTA 或PHTPPVTA 后的芬太尼诱发VTADA→NAc活性。
(F 和 G) CFA OVX雌性在 (F) 全身性E2s.c. 或VEHs.c. 后 以及 (G) E2s.c. 和MPPVTA 或PHTPPVTA 后的芬太尼诱发VTADA→NAc活性和峰值Z值。
(H 和 I) CFA OVX雌性在 (H) E2VTA 或VEHVTA 后 以及 (I) E2VTA 前预处理MPPVTA 或PHTPPVTA 后的芬太尼诱发VTADA→NAc活性。
(J–L) CFA SHAM雌性在 (J) MPPVTA 或PHTPPVTA 后的芬太尼诱发VTADA→NAc活性。VTA内ER拮抗剂 (K) MPPVTA 或 (L) PHTPPVTA 处理后峰值Z值变化的比较。

研究结论
研究首次揭示慢性疼痛通过性别特异性机制驱动阿片成瘾：在雄性中，疼痛依赖性地增强VTA多巴胺神经元对芬太尼的反应性，直接导致用药量增加；而雌性在卵巢激素（主要通过VTA ERβ受体）保护下免受此效应。

该发现不仅阐明了疼痛-成瘾共病的神经生物学基础，更为开发性别特异性的精准镇痛与防复吸策略提供了革命性靶点。

参考文献：
Higginbotham JA, Abt JG, Teich RH, et al. Estradiol protects against pain-facilitated fentanyl use via suppression of opioid-evoked dopamine activity in males. Neuron. 2025 May 7;113(9):1413-1429.e5. doi: 10.1016/j.neuron.2025.02.013.

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