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《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制

716 人阅读发布时间:2024-11-29 19:09

抑郁症是一种高度异质性的精神障碍,给个人和社会带来了极大的经济负担,WHO预测到2030年,抑郁症将成为全球最大的疾病负担。抑郁症的发病因素繁多,其中慢性压力是一个主要的危险因素。中科院洪浩教授团队在《Neuron》上发表相关研究揭示了TGR5介导的下丘脑外侧-dCA3背外侧环路调节雄性小鼠的抑郁样行为机制探究。利用慢性社会失败应激(CSDS)和慢性约束应激 (CRS) 的雄性小鼠抑郁模型,发现抑郁样小鼠下丘脑外侧LHAGABA能神经元TGR5显著降低,其兴奋性增加。上调LHA中TGR5或抑制GABA能兴奋性可显著缓解抑郁样行为,而下调TGR5或增强GABA能兴奋性可促进应激诱导的抑郁样行为。

 

《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制
  
研究已知 TGR5是Takeda G蛋白偶联受体5,又称为G蛋白偶联BA受体(GPBAR1),可在能量代谢中发挥作用。研究发现慢性应激导致海马和下丘脑的TGR5减少。已知抑郁症患者的下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴过度活跃。下丘脑外侧区(LHA)在协调各种生理功能(如应激、摄食)中起着重要的神经解剖学中枢作用。LHA包含GABA能、谷氨酸能和肽能神经元,如食欲素和黑色素浓缩激素(MCH)。目前已知LHA中orexin或MCH能神经元的失调参与了抑郁症的发病机制。而LHA GABA能神经元是否介导抑郁样行为仍不清楚。基于以上背景,作者研究确定了TGR5和LHA GABA能神经元作为开发潜在抗抑郁策略的新靶点的新思路。

《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制

 


























一、慢性应激降低LHAGABA能神经元中TGR5的表达
 
作者通过CSDS和CRS两组模型建立抑郁样状态,将CSDS小鼠分为易感组和抵抗组。结果显示,易感小鼠的外侧下丘脑区、内侧视前区(mPOA)和下丘脑背内侧核(DMH)中的 TGR5 显著下降。值得注意的是,在易感小鼠中,LHA 中的 TGR5 蛋白水平与 SI(Social Interaction)比率和糖水偏好呈正相关。作者进一步通过小鼠 LHA 的冠状切片后发现,大部分(92.73% ± 6.30%)TGR5+细胞对 GABA 有免疫反应,只有小部分(11.34% ± 5.31%)对 CaMKIIα 有免疫反应。此外,易感小鼠和 CRS 小鼠的 LHAGABA TGR5 均显著减少。这些发现表明,LHAGABA TGR5 参与了与抑郁相关状态的发病机制。
 

《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制

 

二、LHAGABA能神经元参与调节抑郁样行为

 
作者通过检测CSDS易感小鼠中不同脑区的即早基因c-fos发现在 LHA 的 GABA能神经元中,易感小鼠的 c-fos 表达升高。接下来,作者将 AAV-DIO-GCaMP6s 注入 GAD2-Cre 小鼠的 LHA 中,并同时植入光纤。与对照组和抵抗组小鼠相比,易感小鼠在进入社交区域时,LHAGABA能神经元中的钙信号显著增强,且易感小鼠和 CRS 小鼠的 LHAGABA能神经元的放电频率也显著增加。同时,作者通过化学遗传干预发现通过打Gq病毒激活LHAGABA能神经元后,小鼠显示出较低的 SI 比率,较高的 TST(Tail Suspension Test)不动性,以及较低的 SPT(Sucrose Preference Test),表明小鼠呈现一个明显的抑郁样行为。当使用化学遗传学Gi病毒抑制 LHAGABA能神经元后,显著增加了 SI 比率,降低了 TST 中的不动性并增加了 SPT。表明被慢性应激激活的 LHAGABA能神经元参与调节了抑郁样行为。

 

《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制


三、LHAGABA 能神经元中TGR5对抑郁样行为的调节作用
 
为了证明 LHAGABA能神经元 TGR5 在抑郁样中的作用,作者对 LHAGABA能神经元中的 TGR5 分别进行了敲低和过表达。全细胞记录显示,TGR5 的敲低增加了神经元的兴奋性,从而导致了小鼠显著的抑郁样行为。而 TGR5 过表达后,则降低了神经元的兴奋性。这表明,TGR5 的上调足以抑制 LHAGABA能神经元的兴奋性,并且显著逆转了 CSDS 和 CRS 小鼠的抑郁样行为。为了进一步确定 TGR5 是否通过抑制 LHAGABA能神经元活性产生抗抑郁样效果,作者对 hM3Dq-mCherry 预处理的小鼠进行了 CSDS 或 CRS。结果表明,通过TGR5 产生的抗抑郁样效果被 LHAGABA能神经元的化学遗传学激活完全阻断。以上发现强调了 TGR5 在 LHAGABA能神经元中调节抑郁样行为的关键作用。
 

《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制

 
四、LHAGABA→dCA3CaMKIIα→DLSGABA 环路调节抑郁样行为

 

在抑郁模型鼠中发现荧光信号在 DLS(Dorsolateral Septum,背外侧隔)中也明显表达,GABA 神经元周围存在表达 EYFP 的末梢。为了进一步确认 LHA/dCA3/DLS 的投射,作者对 dCA3 和 DLS 进行了顺向跨单突触示踪。3 周后,在 dCA3 中注入了 RV-ENVA-DG-DsRed,作者在 LHA 观察到与 GABA 共定位的 dsRed神经元。作者又通过电生理功能验证来表征 LHAGABA→dCA3CaMKIIα→DLSGABA 环路的功能连接,同时证实了 EPSC(兴奋性突触后电流)的单突触性质。作者又进行了一系列的光遗传学实验通过ChR2病毒的光遗传激活和NpHR病毒的光遗传抑制证明了该环路在调节抑郁样行为中的作用。结果表明 LHA 支配的 DLS 投射 dCA3 CaMKIIα 神经元的光遗传激活,导致了显著的抗抑郁样行为。而 DLS 投射 dCA3 CaMKIIα 神经元的化学遗传学抑制显著削弱了由光遗传抑制(通过 dCA3 投射 LHAGABA能神经元)所诱发的抗抑郁样效应。因此,这些观察结果证明了在抑郁状态下存在一个直接的功能性 LHAGABA→dCA3CaMKIIα→DLSGABA 三级环路。

 

《Neuron》:调控雄性小鼠抑郁样行为重要环路机制

 

综上所述,作者发现了TGR5 介导的细胞信号传导以及 LHAGABA→dCA3CaMKIIα→DLSGABA 三级环路在抑郁相关状态中的作用。加深了对 TGR5 和 LHAGABA能神经元的了解,对慢性压力引起的抑郁起到了一个新的启示,有助于开发潜在抗抑郁策略的新靶点。

资料格式:

动物实验1_20241022165027.jpg

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