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压力后的回避:GPR17连接杏仁核与海马信号

Acta pharmaceutica Sinica. B · 2024-08-10

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Acta pharmaceutica Sinica. B · 研究前沿

压力后的回避:GPR17连接杏仁核与海马信号

雄鼠研究将 BLA 细胞中的 GPR17 表达、兴奋性活动与腹侧海马输入相连;不同干预改变开放空间探索和陌生环境中的进食等待。

AI 概念插画:开放空间边缘的小鼠与受体调节相关神经网络,不是受体结构图或实验数据

走进开放空间,还是停留在更有遮挡的位置?压力会改变小鼠的探索选择,但从细胞内一个分子到行为,中间还隔着神经网络。2024 年发表于 Acta Pharmaceutica Sinica B 的研究关注 G 蛋白偶联受体 GPR17。长期束缚应激后,它在基底外侧杏仁核(BLA)中的表达升高。团队沿着受体表达、细胞活动和腹侧海马的连接继续追踪,观察这些变化怎样参与焦虑样行为。

关键发现

降低 BLA 兴奋性细胞的 GPR17 表达可减轻应激后的焦虑样表现;局部药物干预伴随 BLA 活动与海马输入减弱,重新激活相关细胞群会削弱行为改善。

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应激改变了探索选择

长期束缚后,雄鼠在高架迷宫开放臂和旷场中央停留更少,在陌生环境中开始进食的等待更长。总移动距离与食物摄入量基本相近,悬尾、强迫游泳不动时间及糖水偏好也未见明显变化。变化集中在受测探索和进食情境。

研究比较多个相关脑区,GPR17 的表达升高主要见于 BLA。这个区域参与情绪相关信息处理,受体变化与行为变化一同出现,让团队开始检验它究竟只是应激留下的痕迹,还是会影响后续行为。

原论文图 1应激行为与BLA受体表达
应激行为与BLA受体表达
原论文 Figure 1:开放空间探索减少、进食等待延长,总距离及摄入量未显著改变;GPR17 表达升高主要见于 BLA。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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应激后局部干预的结果

应激结束后,在 BLA 局部给予研究所用的坎格瑞洛,小鼠更多进入开放臂、停留在旷场中央,在陌生环境中也更早开始进食。总移动距离与食物摄入量没有明显变化,行为改善并未伴随整体跑动或进食量增加。

这种药理结果把受体研究与行为联系起来。接下来,团队把观察缩小到表达 GPR17 的细胞,并直接改变受体表达,从另一条证据路径检验同一个问题。

原论文图 2局部药物干预后的行为变化
局部药物干预后的行为变化
原论文 Figure 2:局部坎格瑞洛干预改善受测探索与进食等待,总移动距离和摄入量基本保持不变。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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把受体变化落实到细胞

BLA 中带有 GPR17 标记的细胞大多是神经元,其中多数带有兴奋性细胞标记。应激后,同时带有 GPR17 与兴奋性标记的细胞增多,提示这个局部细胞群是理解受体变化的重要对象。

在长期束缚开始前,降低这些细胞中的 GPR17 表达,之后小鼠的开放臂与中央探索增加,陌生环境中的进食等待缩短。总距离及摄入量仍相近。受体表达调节与应激后的行为差异,由此获得更直接的联系。

原论文图 4降低兴奋性细胞GPR17表达后的结果
降低兴奋性细胞GPR17表达后的结果
原论文 Figure 4:应激前降低 BLA 兴奋性细胞 GPR17 表达,改善随后探索和进食等待表现,总距离与摄入量未显著改变。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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表达升高,使压力更容易留下影响

在未经长期应激的小鼠中,增加 BLA 兴奋性细胞的 GPR17 表达,已能改变部分探索与进食指标,但迷宫中的所有指标并没有一起改变。受体增加产生的是有选择的行为变化。

再叠加较轻的束缚应激,开放臂与中央探索减少、进食等待延长的变化更突出。与此同时,受测不动时间和糖水偏好仍基本相近。这个结果把 GPR17 与应激易感性相连,而非把所有负面行为归为同一变化。

原论文图 5受体增加与较轻应激的共同作用
受体增加与较轻应激的共同作用
原论文 Figure 5:增加 GPR17 表达后叠加较轻束缚应激,多项探索及进食等待指标改变;总距离、食物摄入量未显著改变。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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受体变化伴随更强的细胞响应

应激后的 BLA 兴奋性细胞更容易放电,进入开放臂时的钙响应和局部谷氨酸信号也更强。局部坎格瑞洛干预使这些活动指标降低,与探索行为改善相伴。细胞的基线兴奋性和遇到开放空间时的响应,都发生了变化。任务结束后,活动标记增加的细胞主要也带有兴奋性标记;局部干预后这些标记减少,将任务中的响应与随后组织里留下的活动痕迹联系起来。

若在药物干预同时重新增强 BLA 兴奋性细胞活动,钙与谷氨酸信号重新升高,原有的探索及进食等待改善也减弱。压低活动与改善行为相伴,再提高活动则抵消部分改善,把分子干预接到了细胞功能上。

原论文图 6BLA兴奋性与事件相关信号
BLA兴奋性与事件相关信号
原论文 Figure 6:应激增强放电、开放臂相关钙与谷氨酸信号;局部干预降低这些信号,重新激活细胞可使部分信号回升。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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沿着连接追到腹侧海马

BLA 向多个脑区发出投射,腹侧海马 CA1 区(vCA1)的活动标记在应激后明显增加。BLA 来源输入引起的 vCA1 锥体细胞兴奋性电流更强;局部坎格瑞洛干预后,这种响应减弱。

进入开放臂时,在 vCA1 记录到的 BLA 来源轴突钙响应和当地谷氨酸信号,也随应激增强、随干预降低。受体相关变化由此从 BLA 细胞内部,延伸到另一脑区接收输入的环境。

原论文图 8BLA输入与vCA1响应
BLA输入与vCA1响应
原论文 Figure 8:BLA 向 vCA1 投射;应激增强输入诱发电流、BLA 来源轴突钙信号及当地谷氨酸信号,局部药物干预使其降低。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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重新增强下游活动,改善被削弱

进一步增强 vCA1 锥体细胞活动,也会抵消 BLA 局部药物干预后的探索与进食等待改善。这里改变的是下游细胞群,让下游活动在行为结果中的参与更加清楚。

这项雄鼠研究将受体表达、局部兴奋性与杏仁核—海马信号连在一起。开放空间的选择,因而可以从一个分子的变化追到跨脑区传递的过程;GPR17 如何在细胞内部调节兴奋性,则仍是这段故事中有待补齐的部分。

原论文图 9vCA1细胞激活与行为结果
vCA1细胞激活与行为结果
原论文 Figure 9:增强 vCA1 锥体细胞活动,削弱局部坎格瑞洛带来的受测行为改善,总距离及摄入量没有显著差别。
来源:Nie R et al. · Acta pharmaceutica Sinica. B · CC BY-NC-ND
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论文信息

Nie R, Zhou X, Fu J, Hu S, Zhang Q, Jiang W, Yan Y, Cao X, Yuan D, Long Y, Hong H, Tang S.
GPR17 modulates anxiety-like behaviors via basolateral amygdala to ventral hippocampal CA1 glutamatergic projection
Acta pharmaceutica Sinica. B · 2024-08-10
DOI: 10.1016/j.apsb.2024.08.005