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压力过后,下丘脑的受体表达延迟升高

Nature communications · 2025-04-24

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Nature Communications · 研究前沿

压力过后,下丘脑的受体表达延迟升高

重复应激结束数天后,小鼠开放区域探索减少,相关下丘脑细胞的响应减弱。GHS-R1a 受体表达升高,将这种延迟变化与细胞兴奋性联系起来。

根据论文主题制作的 AI 科学概念插画

一次压力经历的影响,可能在事件结束后继续显现。发表于 Nature Communications 的研究发现,重复应激后,小鼠的探索表现在数天后发生明显变化,下丘脑一类细胞的响应也改变。团队进一步找到与胃饥饿素相关的受体 GHS-R1a:它的表达延迟升高,并参与塑造神经兴奋性和焦虑相关行为读出。

关键发现

降低下丘脑腹内侧核相关细胞的 GHS-R1a 表达增加开放臂探索,提高表达则减少探索并抑制细胞放电;在受体表达升高的条件下增强细胞活动,可以改善这项表现。

阅读目录 · 7个部分

行为变化在数天后更明显

重复束缚应激结束后,团队在不同时间观察雄鼠。早期的开放臂探索没有明显下降,到第六天则较少;社会互动与另外一些被动应对相关指标也发生变化。压力结束与行为变化之间,出现了一个延迟过程。

研究聚焦下丘脑腹内侧核的背内侧及中央部分。这一深部区域参与身体状态与防御反应,其中表达 αCaMKII 的细胞群,在早晚两个时点的行为测试后都显示活动标记增强。与此同时,曾被应激调动的细胞,在较晚时点的放电频率更低。

原论文图 4应激后行为与细胞放电的时间变化
应激后行为与细胞放电的时间变化
原论文 Figure 4:开放臂探索在应激后第六天下降较明显;行为测试后的活动标记在早晚两时点均较高,应激相关细胞的晚期放电频率较低。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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进入开放区域时,细胞仍有反应

正常状态下,小鼠进入迷宫开放臂时,这组细胞钙响应升高,进入封闭臂时下降。应激后的较晚阶段,进入开放臂仍会出现瞬时增强,但开放与封闭区域的平均响应差别不再显著。

与未应激组比较,开放臂探索期间的平均响应较低,封闭臂期间却相近。这说明变化与具体情境相连。细胞并非完全停止响应,而是在较暴露的环境中,群体活动方式发生了改变。

原论文图 5应激后开放与封闭区域的钙响应
应激后开放与封闭区域的钙响应
原论文 Figure 5:进入开放臂仍引起瞬时增强;开放与封闭臂平均响应差别未显著,开放臂响应低于未应激组,封闭臂响应相近。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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更多探索与即时回避可以同时出现

增强这组细胞活动,正常组及应激组在开放臂停留更多;减少活动,则减少开放臂探索。增强活动还缩短了悬尾任务中的不动时间,减少活动却没有在同一指标上出现对称改变。总运动路程没有明显变化。

位置偏好任务给出另一面:增强活动的小鼠回避与刺激关联的区域。这与开放臂探索增加同时存在,说明所测情境中的回避、探索及被动应对有不同关系。这组细胞影响具体行为,但没有让所有情绪相关读出朝一个方向变化。

原论文图 6增强活动后的探索、不动与位置回避
增强活动后的探索、不动与位置回避
原论文 Figure 6:应激组相关细胞活动增强后开放臂探索增加、不动时间缩短,运动路程相近;位置任务中刺激相关区域受到回避。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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GHS-R1a 在较晚阶段升高

GHS-R1a 与代谢激素胃饥饿素相关,在脑内多个区域表达。重复应激后,下丘脑相关细胞的受体表达在第六天升高,早期未检测到同样变化;腹侧海马也出现较晚升高,伏隔核对应比较则未显著。

这项分子变化与行为变化的时间相呼应,受体增加也出现在特定细胞中。团队因而从“两个变化一起出现”,继续转向干预受体表达,观察它是否会改变探索表现。

原论文图 7应激后受体表达的区域与时间差别
应激后受体表达的区域与时间差别
原论文 Figure 7:下丘脑相关细胞及腹侧海马的 GHS-R1a 读出在较晚阶段升高,早期未显著;伏隔核对应比较未显著。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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改变表达,探索随之变化

降低这组下丘脑细胞的受体表达后,正常及应激小鼠开放臂探索增加;提高表达,则减少探索。两种不同方式降低表达,结果方向一致。受体状态与行为之间,因而有了直接干预的支持。

同样提高受体表达,若发生在下丘脑的抑制性细胞或腹侧海马的相关细胞中,没有出现同样的行为改变。受体增加的作用与发生在哪里、由哪类细胞表达有关。区域与细胞身份,使这项分子变化具有了具体的网络位置。

原论文图 8受体表达降低与升高后的探索
受体表达降低与升高后的探索
原论文 Figure 8:下丘脑目标细胞的受体表达降低增加开放臂探索,表达升高减少探索,这一方向出现在正常及应激条件下。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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受体增多,细胞放电减少

受体表达提高后,细胞自发放电频率较低;局部受体拮抗干预改善了这组小鼠的开放臂探索,对照组却没有显著改变。进一步增强受体表达升高细胞的活动,正常及应激条件下的开放臂表现均得到改善。

反方向的干预并非始终对称:继续抑制受体表达升高的细胞,正常组探索进一步减少,应激组却未显著变化。受体状态、原有应激经历与细胞活动共同决定了行为读出,结果有清楚的条件范围。

原论文图 9受体表达、电活动与行为干预
受体表达、电活动与行为干预
原论文 Figure 9:受体表达升高降低细胞放电;受体拮抗或细胞活动增强改善相关探索表现,进一步抑制在应激组未显著降低探索。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
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细胞状态参与延迟的行为变化

研究把应激后的时间过程拆成多个层次:先有神经对外界情境的响应,之后出现受体表达变化,并伴随细胞放电与探索方式改变。改变其中的受体或活动环节,就能影响所测行为。

结果来自成年雄鼠,研究重点是脑内受体与细胞状态。新的认识在于,压力经历可以通过延迟的分子变化,与之后的网络响应相连;同一细胞群在不同状态下,可能以不同方式参与动物对环境的应对。

论文信息

Zhang M, Yang L, Mi X, Hu G, Lu Y, Wang C, Yang J, Sun X, Niu M, Li X, Wang S, Zhang J, Yu H, Wang Y, Yu M, Li N, Zhou Y.
GHS-R1a signaling drives anxiety-related behavior by shaping excitability of ventromedial hypothalamic neurons
Nature communications · 2025-04-24
DOI: 10.1038/s41467-025-59116-3