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近年来研究表明调节食欲和代谢平衡的肽类激素ghrelin及其受体GHS-R1a对焦虑抑郁等情绪相关行为有比较复杂的双向调节作用,但机制仍不清楚。环境应激是焦虑抑郁等情感障碍性精神疾病的重要诱因。我们实验室前期研究发现:(1)慢性反复禁锢应激导致内源性GHS-R1a在多个焦虑相关脑区(内侧前额叶皮质mPFC、基底外侧杏仁核BLA、腹侧海马vHPC和下丘脑HY)mRNA水平的表达上调。(2)Ghsr1a基因敲除(GHS-R1a KO)小鼠的基础焦虑水平与同窝野生对照(WT)小鼠一致,但敲除Ghsr1a缓解反复禁锢所致的小鼠焦虑相关行为障碍。本课题在前期研究基础上,利用反复禁锢这一应激模型,结合Ghsr1a敲除、腺相关病毒AAV介导的特定脑区特定类型神经元中Ghsr1a过表达等手段,进一步观察了内源性ghrelin及其受体GHS-R1a对小鼠焦虑相关行为的调节作用并对可能的神经环路机制进行了探讨。所用行为学范式包括高架十字迷宫实验、强迫游泳实验、悬尾实验及社交实验。我们发现:
1,在下丘脑腹内侧核(Ventromedial hypothalamus,VMH)的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达人源Ghsr1a(hGhsr1a)加重野生型(WT)小鼠的基础焦虑水平,具体表现为过表达hGhsr1a组小鼠在高架十字迷宫开放臂的探索时间与对照小鼠(注射对照AAV病毒)相比,明显减少(p<0.05)。两组小鼠的强迫游泳、悬尾及社交活动测试结果无明显差别(p>0.05)。
2,在VMH的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a加重反复禁锢所致WT小鼠的焦虑相关行为障碍。结果显示,反复禁锢后,VMH兴奋性神经元内过表达hGhsr1a的小鼠在高架十字迷宫开放臂的探索时间与对照小鼠(注射对照AAV病毒)相比,明显减少(p<0.001)。在悬尾实验中,VMH兴奋性神经元内过表达hGhsr1a的小鼠绝望不动时间与对照小鼠(注射对照AAV病毒)相比,明显增加(p<0.05)。
3,在VMH的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a对GHS-R1aKO小鼠的焦虑相关行为没有明显影响。结果显示,在基态和反复禁锢后,过表达hGhsr1a组小鼠在高架十字迷宫开放臂停留时间、悬尾和强迫游泳绝望不动时间与对照组小鼠相比均无明显差别(p>0.05)。同时,与前期研究结果相一致,我们发现GHS-R1a缺失明显缓解反复禁锢所致小鼠焦虑相关行为障碍。
4,在腹侧海马(vHPC)的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a对WT小鼠的焦虑相关行为没有明显影响。结果显示,在基态和反复禁锢后,过表达hGhsr1a组小鼠高架十字迷宫开放臂停留时间有减少趋势、悬尾和强迫游泳绝望不动时间与对照组小鼠相比,有增加趋势但无统计学差异(p>0.05)。
5,在腹侧海马(vHPC)兴奋性神经元内过表达hGhsr1a对GHS-R1aKO小鼠的焦虑相关行为也没有明显影响。结果显示,在基态和反复禁锢后,过表达hGhsr1a组小鼠在高架十字迷宫开放臂停留时间、悬尾和强迫游泳绝望不动时间与对照组小鼠相比均无明显差别(p>0.05)。
综上所述,我们发现在VMH的部分αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a增加野生小鼠的基础焦虑样行为,并加重反复禁锢小鼠的焦虑相关行为障碍。这些结果提示反复禁锢应激导致的GHS-R1a在VMH的表达上调是促焦虑的,VMH可能是ghrelin/GHS-R1a信号对焦虑相关行为进行调控的一个重要神经环路结点。我们的研究还提示Ghrelin/GHS-R1a对焦虑抑郁等情绪相关行为的调控作用可能具有脑区、神经元类型特异性,并与实验动物所处的环境与应激状态相关。这些研究不仅深化了对ghrelin及其受体多重生理功能及机制的了解,同时对伴有情绪和认知障碍的神经精神疾病的治疗具有潜在的理论指导意义。
1,在下丘脑腹内侧核(Ventromedial hypothalamus,VMH)的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达人源Ghsr1a(hGhsr1a)加重野生型(WT)小鼠的基础焦虑水平,具体表现为过表达hGhsr1a组小鼠在高架十字迷宫开放臂的探索时间与对照小鼠(注射对照AAV病毒)相比,明显减少(p<0.05)。两组小鼠的强迫游泳、悬尾及社交活动测试结果无明显差别(p>0.05)。
2,在VMH的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a加重反复禁锢所致WT小鼠的焦虑相关行为障碍。结果显示,反复禁锢后,VMH兴奋性神经元内过表达hGhsr1a的小鼠在高架十字迷宫开放臂的探索时间与对照小鼠(注射对照AAV病毒)相比,明显减少(p<0.001)。在悬尾实验中,VMH兴奋性神经元内过表达hGhsr1a的小鼠绝望不动时间与对照小鼠(注射对照AAV病毒)相比,明显增加(p<0.05)。
3,在VMH的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a对GHS-R1aKO小鼠的焦虑相关行为没有明显影响。结果显示,在基态和反复禁锢后,过表达hGhsr1a组小鼠在高架十字迷宫开放臂停留时间、悬尾和强迫游泳绝望不动时间与对照组小鼠相比均无明显差别(p>0.05)。同时,与前期研究结果相一致,我们发现GHS-R1a缺失明显缓解反复禁锢所致小鼠焦虑相关行为障碍。
4,在腹侧海马(vHPC)的αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a对WT小鼠的焦虑相关行为没有明显影响。结果显示,在基态和反复禁锢后,过表达hGhsr1a组小鼠高架十字迷宫开放臂停留时间有减少趋势、悬尾和强迫游泳绝望不动时间与对照组小鼠相比,有增加趋势但无统计学差异(p>0.05)。
5,在腹侧海马(vHPC)兴奋性神经元内过表达hGhsr1a对GHS-R1aKO小鼠的焦虑相关行为也没有明显影响。结果显示,在基态和反复禁锢后,过表达hGhsr1a组小鼠在高架十字迷宫开放臂停留时间、悬尾和强迫游泳绝望不动时间与对照组小鼠相比均无明显差别(p>0.05)。
综上所述,我们发现在VMH的部分αCaMKII+兴奋性神经元内过表达hGhsr1a增加野生小鼠的基础焦虑样行为,并加重反复禁锢小鼠的焦虑相关行为障碍。这些结果提示反复禁锢应激导致的GHS-R1a在VMH的表达上调是促焦虑的,VMH可能是ghrelin/GHS-R1a信号对焦虑相关行为进行调控的一个重要神经环路结点。我们的研究还提示Ghrelin/GHS-R1a对焦虑抑郁等情绪相关行为的调控作用可能具有脑区、神经元类型特异性,并与实验动物所处的环境与应激状态相关。这些研究不仅深化了对ghrelin及其受体多重生理功能及机制的了解,同时对伴有情绪和认知障碍的神经精神疾病的治疗具有潜在的理论指导意义。