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压力有急有缓,神经元的回收系统也会换挡

Nature · 2025-04-09

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Nature · 研究前沿

压力有急有缓,神经元的回收系统也会换挡

雄鼠研究发现,急性应激增强外侧缰核自噬,慢性应激则削弱它;更新突触受体的能力,与神经活动及抑郁样行为相连。

根据论文主题制作的 AI 科学概念插画

神经元不仅要接收信号,也需要更新接收信号的蛋白。自噬会把细胞内物质包裹起来,送往溶酶体分解,是这套更新过程的一部分。2025 年发表于 Nature 的研究,在外侧缰核(LHb)发现一种随压力持续时间改变的响应:急性应激时回收活动增强,慢性应激后却减弱。团队进一步追踪谷氨酸受体和细胞放电,把“怎样维持细胞内部秩序”接到了压力后的行为表现上。

关键发现

LHb 神经元自噬参与调节突触谷氨酸受体与细胞活动;增强这一过程可减轻受测小鼠模型的抑郁样表现,削弱它则增加应激敏感并影响部分药物行为效应。

阅读目录 · 7个部分

急性与慢性应激,回收活动走向相反

束缚、社会失败和足部厌恶刺激,涉及不同的感觉与行为背景。它们短暂出现时,LHb 的自噬相关指标增强;持续反复后,却呈现减弱。蛋白标记、LC3 颗粒和电镜下的自噬体,给出了方向相符的观察。

这些变化并非每个脑区同步发生。受测腹侧海马没有同样的应激相关自噬改变,另一套蛋白降解系统的相关指标也基本相近。研究于是聚焦 LHb,追问它怎样在不断接收应激信号时维持细胞状态。

原论文图 1急性与慢性应激,回收活动走向相反
急性与慢性应激,回收活动走向相反
原论文 Figure 1:不同急性和慢性应激下的 LHb 自噬相关读数,以及 AMPK、mTOR 信号变化。
来源:Yang L et al. · Nature · CC BY-NC-ND
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启动回收与削弱回收,涉及不同环节

急性应激后,参与能量状态调节的 AMPK 磷酸化增加,mTOR 相关读数没有明显改变;慢性应激后,mTOR 及下游信号增加,AMPK 却没有相同变化。不同阶段的调节方式因而各有侧重。

阻断急性阶段的 AMPK–ULK1 相关信号,会削弱自噬增强,并妨碍兴奋性突触活动随后回落。糖水偏好也降低,但悬尾不动时间和旷场表现没有明显改变。细胞更新受阻,对不同任务的影响并不整齐一致。

部分行为改善依赖这套回收系统

在慢性应激小鼠中,几种不同药物都能增强 LHb 自噬相关指标。雷帕霉素的游泳和糖水指标改善,在 LHb 的 Atg7 被降低后消失。Atg7 是自噬过程的重要组成部分,让这套细胞更新机制具有可检验的行为作用。

帕罗西汀给出了更细的区别:Atg7 缺失削弱其游泳和社会互动改善,糖水偏好的改善却仍能观察到。氯胺酮在相应缺失条件下,也没有出现受测行为改善。共同机制与不同终点的差别,可以同时存在。

原论文图 2部分行为改善依赖这套回收系统
部分行为改善依赖这套回收系统
原论文 Figure 2:自噬相关指标、Atg7 干预及雷帕霉素和帕罗西汀的不同任务结果。
来源:Yang L et al. · Nature · CC BY-NC-ND
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局部回收增强,细胞活动与行为随之改变

研究进一步用 TAT–Beclin-1 肽(tBP)增强 LHb 自噬。在慢性束缚或社会失败模型中,半小时内就能观察到部分行为指标改善,同时总活动和受测焦虑样表现没有明显变化。作用与此前的压力背景相连。

脑片中的 LHb 神经元也变得更安静:簇状放电减少,兴奋性突触传递减弱,抑制性传递则基本相近。行为改善在七天时仍可见,更晚的十八至十九天未见同样持续作用。不同观察时点,勾勒出这项作用的时间范围。

原论文图 3局部回收增强,细胞活动与行为随之改变
局部回收增强,细胞活动与行为随之改变
原论文 Figure 3:局部 tBP 干预后的快速行为变化,以及 LHb 放电与突触传递读数。
来源:Yang L et al. · Nature · CC BY-NC-ND
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谷氨酸受体,是重要的回收对象

慢性应激后,LHb 膜组分中的几种谷氨酸受体亚基增加,GABA 受体亚基没有明显变化。增强自噬时,前者下降。细胞表面接收兴奋性输入的蛋白数量,与这个区域容易被激活的状态接上了关系。

即时记录中,tBP 降低自发兴奋性电流频率,幅度及抑制性电流未见明显改变。阻断内吞后,快速活动抑制和行为改善被削弱;专门妨碍 GluA2 内吞,也会影响行为效应。受体从膜表面进入细胞内的过程,是这条机制的重要一段。

显微观察还在自噬相关结构中发现了受体亚基标记。回收并非泛泛地清除细胞内容物,它能够参与调整突触接收输入的分量,进而改变神经元怎样回应下一次刺激。

原论文图 4谷氨酸受体,是重要的回收对象
谷氨酸受体,是重要的回收对象
原论文 Figure 4:膜受体变化、即时电生理及阻断内吞后的细胞和行为结果。
来源:Yang L et al. · Nature · CC BY-NC-ND
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自噬缺失,应激响应更强

在 LHb 神经元中删除 Atg7,即使没有先经历慢性应激,也会增加部分抑郁样指标。细胞对束缚、足部刺激和社会失败的钙响应增强,簇状放电增多,兴奋与抑制传递也出现失衡。

降低这些自噬缺失细胞的活动,游泳、糖水和社会互动表现改善。相应行为变化没有在受测 LHb 星形胶质细胞或腹侧海马神经元缺失条件下同样出现,表明细胞类型与所在区域都会影响结果。

原论文图 5自噬缺失,应激响应更强
自噬缺失,应激响应更强
原论文 Figure 5:LHb 神经元 Atg7 缺失后的行为、钙响应和电活动,以及降低细胞活动后的改善。
来源:Yang L et al. · Nature · CC BY-NC-ND
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回收系统,也能调整突触的重量

这项成年雄鼠研究把自噬放进了应激适应的动态过程:短暂压力时,它帮助调节突触蛋白;持续压力后,这份调节减弱,细胞活动更容易过强。增强自噬的细胞效应在不同区域也有差别,与原有活动状态有关。

自噬因此不仅是清理物质的后台工作,还参与决定神经元接收多重输入后能否重新回到较稳定的状态。蛋白更新、突触变化与行为应对,在这里成为同一个问题的不同层次。

论文信息

Yang L, Guo C, Zheng Z, Dong Y, Xie Q, Lv Z, Li M, Lu Y, Guo X, Deng R, Liu Y, Feng Y, Mu R, Zhang X, Ma H, Chen Z, Zhang Z, Dong Z, Yang W, Zhang X, Cui Y.
Stress dynamically modulates neuronal autophagy to gate depression onset
Nature · 2025-04-09
DOI: 10.1038/s41586-025-08807-4