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压力下失去偏好,食欲素通路参与了什么?

Translational psychiatry · 2024-03-16

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Translational psychiatry · 研究前沿

压力下失去偏好,食欲素通路参与了什么?

成年雄鼠研究发现,下丘脑投向前额叶的食欲素细胞参与慢性应激后的奖励相关行为变化;减弱通路改善梳理与蔗糖偏好,却没有同步改变受测焦虑样表现。

AI概念插画:小鼠与泛化的神经肽信号,表现食欲素和奖励相关行为主题;非实际分子结构、脑区线路或实验数据

长期压力之后,回避开放空间、减少自我梳理、对甜水的偏好下降,可能一同出现在小鼠身上。它们是否由同一条线路推动?2024年3月16日发表于 Translational Psychiatry 的研究,追踪外侧下丘脑通向内侧前额叶的食欲素通路。团队发现,增强或减弱这一路信号,主要改变梳理与蔗糖相关行为,受测焦虑样表现和不动时间却没有随之一起变化。蔗糖偏好比较小鼠在甜水与普通水之间的选择,梳理则观察自我照料行为;这些指标让奖励相关变化可以被考察,也各有自己的含义。共同出现的行为变化,背后可能有不同的神经分工。

关键发现

慢性应激后,投向前额叶的食欲素细胞兴奋性升高;抑制这一细胞群或在前额叶阻断食欲素受体,改善梳理及蔗糖偏好。前额叶局部末梢激活则减少梳理,受测焦虑样和不动指标无显著改变。

阅读目录 · 7个部分

慢性应激,改变的不止一种行为

经历数周不可预测的轻度应激后,小鼠在开放场中央和高架迷宫开放臂停留更少,在新环境里开始进食更慢,熟悉笼内的进食等待时间则相近。开放场总移动距离也基本不变,探索的变化并非单纯少走几步。

与此同时,游泳与悬尾测试中的不动时间增加,梳理时间和蔗糖偏好下降。研究把这些表现并排考察,随后追问:一条食欲素通路的变化,会牵动其中哪些部分?

原论文图 1慢性应激,改变的不止一种行为
慢性应激,改变的不止一种行为
原论文 Figure 1:慢性应激后开放空间探索减少、不动时间增加、梳理和蔗糖偏好下降;新环境进食等待延长,熟悉笼内相近。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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食欲素细胞,跟着行为场景变化

食欲素因调节觉醒和食欲而广为人知,其细胞还把信息送往情绪相关脑区。束缚应激后,下丘脑活动标记增加。经历慢性应激的小鼠进入开放场中央、踏上开放臂或开始梳理时,食欲素细胞的钙响应更强。

这种增强并不覆盖每个场景:悬尾中从不动转为挣扎时,钙响应增强;游泳中同类转换的差异却不显著。细胞活动随着具体行为事件变化,给后续的通路追踪提供了问题。

原论文图 2食欲素细胞,跟着行为场景变化
食欲素细胞,跟着行为场景变化
原论文 Figure 2:应激后的下丘脑活动标记和食欲素细胞钙响应;多个行为事件相关响应增强,游泳挣扎相关比较无显著差异。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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从下丘脑,追到前额叶

从内侧前额叶反向追踪,下丘脑中被标记的细胞大多带有食欲素标记。连接示踪与受体标记进一步显示,前额叶接收下丘脑输入的细胞中,表达食欲素受体的群体以谷氨酸能细胞为主,也包括较少的GABA能细胞。

慢性应激后,受测前额叶谷氨酸能细胞更容易兴奋:相同电流引起更多放电,触发首次放电所需的最小电流下降。从上游到下游,研究找到了能够继续检验的连接。

原论文图 3从下丘脑,追到前额叶
从下丘脑,追到前额叶
原论文 Figure 3:下丘脑至前额叶的示踪、食欲素及受体标记,以及慢性应激后前额叶谷氨酸能细胞兴奋性升高。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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通路更易兴奋,局部肽信号也上升

进一步记录投向前额叶的下丘脑食欲素细胞,慢性应激后同样看到放电增加、触发放电所需电流下降。应激影响的并非只是一端,而是这条连接两端受测细胞的兴奋性。

在前额叶记录食欲素传感器时,尾部刺激或束缚伴随荧光信号快速升高,刺激结束后回落。局部食欲素相关变化与急性应激相联系,为前面的细胞兴奋性发现补上了另一层观察。

原论文图 4通路更易兴奋,局部肽信号也上升
通路更易兴奋,局部肽信号也上升
原论文 Figure 4:投向前额叶的食欲素细胞在慢性应激后兴奋性升高;前额叶食欲素传感信号在急性刺激期间增加。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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增强信号,梳理减少,探索却相近

在未经历慢性应激的小鼠中,激活前额叶内的食欲素末梢,梳理时间减少。开放场中央停留、开放臂探索、新环境进食等待,以及游泳和悬尾不动时间,均没有显著改变,总移动距离也相近。

另一个实验增强投向前额叶的下丘脑细胞群,除梳理减少外,蔗糖相关饮水指标也下降。这一细胞群操控与局部末梢激活相互补充,但作用位置不同,可能包含细胞的其他分支。

原论文图 5增强信号,梳理减少,探索却相近
增强信号,梳理减少,探索却相近
原论文 Figure 5:前额叶局部食欲素末梢激活减少梳理;受测焦虑样、不动及移动指标无显著变化。细胞群激活和蔗糖结果见补充图。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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减弱细胞群,部分奖励相关行为改善

慢性应激之后,抑制投向前额叶的食欲素细胞群,小鼠梳理更多,蔗糖偏好增加。焦虑样测试和不动指标依旧相近。蔗糖饮用持续时间和次数也没有显著改善,说明这次改变有具体的行为落点。

食欲素也投向前扣带皮层,但抑制投向这一目标的细胞群,受测蔗糖指标没有显著变化。输出目的地由此成为理解功能差异的一部分,而不是把整个食欲素系统视作一种作用。

原论文图 6减弱细胞群,部分奖励相关行为改善
减弱细胞群,部分奖励相关行为改善
原论文 Figure 6:抑制投向前额叶的食欲素细胞群,增加应激后梳理与蔗糖偏好,受测焦虑样和不动指标仍相近。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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受体层面的结果,呼应行为分工

在前额叶分别阻断OX1R或OX2R,也增加了应激后的梳理和蔗糖偏好。饮水次数增加,持续时间仍相近;焦虑样和不动指标没有同步改善。这两类受体的局部药理结果,与细胞群抑制呈现相近的行为方向。

研究来自成年雄鼠,并用梳理、蔗糖偏好等行为刻画奖励相关变化。它揭示的分工在于:同样经历慢性压力,一条通路对某些行为影响明显,对另一些则变化有限。把这些表现拆开考察,才能看清不同神经连接各自承担的部分。

原论文图 7受体层面的结果,呼应行为分工
受体层面的结果,呼应行为分工
原论文 Figure 7:前额叶局部阻断OX1R或OX2R,提高应激后梳理和蔗糖偏好;受测焦虑样及不动指标无显著改善。
来源:Liu D et al. · Translational psychiatry · CC BY
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论文信息

Liu D, Zheng X, Hui Y, Xu Y, Du J, Du Z, Che Y, Wu F, Yu G, Zhang J, Gong X, Guo G.
Lateral hypothalamus orexinergic projection to the medial prefrontal cortex modulates chronic stress-induced anhedonia but not anxiety and despair
Translational psychiatry · 2024-03-16
DOI: 10.1038/s41398-024-02860-9