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。
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。
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。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
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。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
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。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
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。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
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。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
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。
来源:Zhang M et al. · Nature communications · CC BY-NC-ND
查看原图与英文图注 ↗
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。