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催产素的分支,怎样改变炎症痛后的回避?

CNS neuroscience & therapeutics · 2023-05-29

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CNS neuroscience & therapeutics · 研究前沿

催产素的分支,怎样改变炎症痛后的回避?

雄鼠研究发现,炎症痛伴随下丘脑催产素细胞活动下降;增强细胞群或杏仁核局部输入改善焦虑样指标,局部催产素受体阻断则削弱改善。

AI概念插画:清醒小鼠与抽象神经肽信号,表现催产素相关通路与回避行为主题;非实际脑区、肽释放位置、数据或治疗效果

面对开放空间,小鼠探索多久、是否踏入开放臂,会随着炎症痛背景而变化。这样的回避能否从一条具体神经输入中调节?2023年5月29日在线发表于 CNS Neuroscience & Therapeutics 的研究,追踪下丘脑室旁核(PVN)的催产素细胞及其通向中央杏仁核(CeA)的输出。团队观察到,炎症模型中的细胞活动下降;增强催产素相关信号后,多个焦虑样行为指标改善。催产素是一种短肽,在脑内可经神经元投射作用于不同区域,接收位置和受体影响它怎样融入当地网络。从细胞群到局部受体,这项工作逐层考察了输入怎样参与回避行为。

关键发现

炎症痛背景下,激活PVN催产素细胞或CeA内的相关末梢,提高开放臂与明亮区探索、减少埋珠;CeA受体阻断削弱细胞群激活的改善。无炎症背景中,抑制细胞群或投向CeA的细胞群则增加回避样表现。

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炎症之后,探索减少,细胞活动也降低

CFA炎症模型中,机械回撤阈值降低,数日后小鼠在开放臂和明亮区域停留更少,埋珠更多。总移动距离没有显著改变。研究据此将观察聚焦在炎症背景下的探索与回避,而不只是活动多少。

PVN催产素细胞的活动相关c-Fos标记减少,高架迷宫中的钙信号也较低。两种观察把行为变化与细胞群活动联系起来,但尚未直接测量催产素释放量;后续干预进一步检验这群细胞的功能。

原论文图 1炎症之后,探索减少,细胞活动也降低
炎症之后,探索减少,细胞活动也降低
原论文 Figure 1:炎症模型的机械敏感、探索与埋珠变化,移动距离相近;PVN催产素相关活动标记和钙响应降低。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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补充催产素,行为向更多探索转移

向脑室补充催产素后,炎症模型小鼠在开放臂停留更久、进入开放臂更多,明亮区探索增加,埋珠减少。这些指标来自不同场景,方向一致地指向更少的回避样表现。

未经历炎症挑战的小鼠没有同样显著的焦虑样指标变化,补充实验也未明显改变受测新物体识别表现。脑室补充作用范围较广,因此团队继续追问,产生催产素的PVN细胞群能否带来相近方向的变化。

原论文图 2补充催产素,行为向更多探索转移
补充催产素,行为向更多探索转移
原论文 Figure 2:脑室催产素补充改善炎症背景中的开放臂、明亮区和埋珠指标;无炎症对照及识别结果见补充图。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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增强细胞群,改善在多个指标中出现

在炎症模型中增强PVN催产素细胞活动,开放臂停留时间和进入比例提高,明亮区停留增加,埋珠减少。c-Fos标记的增加,支持受测细胞群被招募,行为结果则与前面的催产素补充相呼应。

催产素细胞把轴突送往多个区域,因此整个PVN细胞群的激活可能牵动多条输出。这个结果确定了细胞群层面的贡献,接下来的问题便是,其中哪一段输出与这些行为联系更直接。

原论文图 3增强细胞群,改善在多个指标中出现
增强细胞群,改善在多个指标中出现
原论文 Figure 3:炎症背景中激活PVN催产素细胞,增加开放空间探索、减少埋珠,并提高活动标记。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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没有炎症挑战,抑制也能改变回避

相反方向的实验采用盐水对照背景。抑制PVN催产素细胞后,小鼠开放臂停留和进入比例减少,明亮区停留缩短,埋珠增加,PVN活动标记降低。细胞群活动减少本身,就能牵动这些受测行为。

激活和抑制并非在完全相同的病理背景下进行:前者考察炎症后的改善,后者考察缺少炎症挑战时的变化。两组实验共同支持催产素细胞参与行为调节,并分别回答不同情境中的功能问题。

原论文图 4没有炎症挑战,抑制也能改变回避
没有炎症挑战,抑制也能改变回避
原论文 Figure 4:盐水对照背景中抑制PVN催产素细胞,减少开放臂和明亮区探索、增加埋珠;活动标记下降。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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追到杏仁核,局部信号与受体相互印证

示踪在CeA中找到来自PVN催产素细胞的纤维,炎症模型中的CeA活动标记整体较低。局部补充催产素后,开放臂停留和进入次数增加,埋珠减少,将一个具体下游位置与改善联系起来。

进一步激活PVN细胞群,同时在CeA阻断催产素受体,多个探索与埋珠指标的改善减弱。局部补充的效果与局部阻断的效果在方向上互补,支持CeA催产素受体参与受测细胞群作用。

原论文图 5追到杏仁核,局部信号与受体相互印证
追到杏仁核,局部信号与受体相互印证
原论文 Figure 5:PVN至CeA纤维标记、局部催产素补充改善行为,以及CeA受体阻断削弱PVN细胞群激活的改善。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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把增强活动的位置,移到这一路末梢

在CeA内激活PVN催产素细胞的末梢,炎症模型小鼠也增加开放臂与明亮区探索,埋珠减少,CeA的c-Fos标记升高。这组实验把输出终点放进功能检验,与局部补充和受体阻断的结果相呼应。

这里观察的是局部活动标记和行为变化。具体哪类CeA细胞接收信号、催产素释放怎样改变网络内部的兴奋与抑制,仍未被逐一分解。通路的行为作用已经显现,更细的细胞机制尚有待区分。

原论文图 6把增强活动的位置,移到这一路末梢
把增强活动的位置,移到这一路末梢
原论文 Figure 6:炎症背景中激活CeA局部PVN催产素末梢,改善探索与埋珠指标,并提高CeA活动标记。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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投向CeA的细胞群,同样参与基础回避调节

按投射去向标记并抑制投向CeA的PVN催产素细胞群,在盐水背景下,小鼠开放臂与明亮区探索减少、埋珠增多。这个操控发生在PVN胞体,可能同时影响这些细胞的其他轴突分支;它与CeA局部末梢激活提供不同层面的证据。

研究来自成年雄鼠,主要考察炎症相关的焦虑样指标及无炎症时的抑制效应。它将回避行为与催产素细胞群、CeA输入和局部受体联系起来;至于这些改善是否同时改变炎症痛阈值,并未在各项干预中得到回答。

原论文图 7投向CeA的细胞群,同样参与基础回避调节
投向CeA的细胞群,同样参与基础回避调节
原论文 Figure 7:盐水背景中抑制投向CeA的PVN催产素细胞群,减少探索、增加埋珠;这是投射定义的胞体操控。
来源:Li YJ et al. · CNS neuroscience & therapeutics · CC BY
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论文信息

Li YJ, Du WJ, Liu R, Zan GY, Ye BL, Li Q, Sheng ZH, Yuan YW, Song YJ, Liu JG, Liu ZQ.
Paraventricular nucleus-central amygdala oxytocinergic projection modulates pain-related anxiety-like behaviors in mice
CNS neuroscience & therapeutics · 2023-05-29
DOI: 10.1111/cns.14282