从天然化合物nomilin,追到情绪回路的抑制性输出
雄鼠研究发现,nomilin改变两类模型的抑郁样行为;外侧隔腹侧部GABA细胞、向终纹床核的输出与当地GABAA受体参与相关调节。
一种天然化合物改变动物行为后,下一步往往是追问:它在大脑里调动了什么?nomilin是一种具有多种生物活性的柠檬苦素类化合物。发表于CNS Neuroscience & Therapeutics的研究,在炎症相关和慢性应激小鼠模型中观察到它对抑郁样行为的影响,并沿着外侧隔腹侧部(LSv)走向终纹床核(BNST),追踪一组GABA抑制性细胞的输出。研究的故事由此从一种化合物,展开到细胞活动、投射方向和下游受体。
nomilin减少模型鼠不动时间并提高蔗糖偏好,抑制LSv GABA细胞或其BNST投射相关群体时,给药后的行为改善减弱;BNST GABAA受体阻断也削弱激活LSv产生的效果。
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免疫刺激与慢性应激中,都出现行为变化
研究首先观察LPS处理后的雄鼠。这类模型伴随免疫激活,动物在尾悬与强迫游泳测试中不动时间增加,对蔗糖的偏好下降。nomilin给药后,不动时间减少,蔗糖偏好提高;开放场总移动距离未见显著变化。
单次给药后,部分剂量组的尾悬变化从一小时持续到二十四小时。另一组小鼠经历二十一天慢性束缚应激,连续三天给药后也出现不动时间减少和蔗糖偏好提高。两种背景中的观察,促使研究继续寻找共同的脑内联系。
来源:Chen L et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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活动标记把视线引向LSv
研究比较多个脑区的c-Fos活动标记。LPS处理后,LSv等区域的标记减少;nomilin给药后又增加。LSv内约九成c-Fos阳性细胞带有GABA标记,提示这种活动变化主要涉及抑制性细胞群。
化合物在给药一小时后的脑组织中可被检测到。在LSv阻断胆汁酸相关受体TGR5时,给药后的行为改善减弱。与此同时,前额叶与海马中测到的炎症因子,给药组相对LPS组并未显著降低。行为改变因此带出了神经活动与受体的新线索。
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主动调节LSv细胞,也能改变行为
活动标记提供位置线索,主动调节细胞则检验其作用。化学遗传激活LSv GABA细胞后,LPS模型鼠在尾悬和游泳测试中的不动时间减少,蔗糖偏好提高,而开放场移动距离没有显著改变。
研究再将nomilin给药与细胞抑制结合。此时,原本减少的不动时间重新增加,蔗糖偏好也下降。一个来自细胞激活的行为变化,与一个来自给药时抑制细胞的变化,从不同方向将LSv GABA群体联系到这组行为指标。
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上游输出增强,下游活动标记下降
LSv GABA细胞投向多个区域,BNST是其中一个。LPS模型中,BNST的c-Fos标记增多;nomilin给药后,这项标记降低。研究随后在BNST记录来自LSv的GABA投射钙信号,观察尾悬挣扎开始时的变化。
LPS组这份投射信号较弱,nomilin给药后增强。投射来自抑制性细胞,它的活动变化与下游区域的整体活动标记可以朝不同方向。这个组合符合一幅有趣的回路图景:上游抑制性输出增强,与下游过高的活动标记回落相伴。
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投向BNST的细胞群,也有行为调节作用
研究利用投射标记,选择与BNST相连的LSv GABA细胞进行化学遗传调节。激活这组输出相关细胞后,LPS模型鼠尾悬和游泳中的不动时间减少,蔗糖偏好提高。原先在整个LSv群体上观察到的结果,在这一投射相关群体中再次出现。
区域里的抑制性细胞有许多去向,选择投射方向,能把行为变化进一步联系到一组具体输出。这也让nomilin的作用,从“改变某脑区活动”转向更细的细胞联系,而不是将整个情绪网络视为一起升高或降低的单一系统。
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抑制这组输出,给药后的改善减弱
在nomilin给药的LPS模型鼠中,研究抑制同一投射相关群体。与给药而未抑制的组相比,尾悬与游泳不动时间增加,蔗糖偏好下降。开放场总移动距离的组间比较未见显著变化,行为改变并未伴随普遍的移动增加。
因此,药物、细胞群与行为之间有了更紧密的联系:调节这组细胞会改变行为,而在给药期间降低其活动,也会改变给药后的表现。研究接下来追问,这份来自GABA细胞的输出,在BNST需要什么受体来接收?
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BNST的GABAA受体参与接收
研究在激活LSv GABA细胞的同时,于BNST局部阻断GABAA受体。尾悬与游泳测试中,细胞激活带来的不动时间减少随之减弱。抑制性信号不仅有一个明确的来源,下游受体也参与了相关行为调节。
这项雄鼠研究由天然化合物出发,追到LSv的抑制性输出与BNST受体。它揭示了一个可调节模型行为的细胞联系:上游投射增强与下游活动标记回落相伴,行为中的不动和奖励偏好也随之改变。药物作用因此有了可以继续深入的回路层次。
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