对类抑郁果蝇蘑菇体神经网络异常神经活性的表征

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抑郁症是世界范围内的常见疾病,目前有近4亿人处于不同程度的抑郁状态。暴露于不利的环境是抑郁症的最强致病因素之一。本实验室早期以震荡为主要应激源建立了一个慢性应激果蝇模型,慢性应激可诱导果蝇进入类抑郁状态,表现出包括学习能力障碍在内的一系列类抑郁行为。行为学实验证据表明,慢性应激处理过程中MB-MP1多巴胺能神经元活性是震荡信号诱导学习障碍所必需的。成像实验也在类抑郁果蝇的嗅觉记忆中枢蘑菇体中发现一些异常的神经活性,包括:蘑菇体输出神经元MB-MVP2的活性上调,α/β蘑菇体神经元的活性下调等。基于以上实验证据,本实验室提出一种假说:MB-MP1多巴胺神经元介导震荡应激信号从γ1pedc区室传入蘑菇体,慢性多巴胺信号诱发蘑菇体神经网络中易感神经元的适应不良,从而功能失常,表现出嗅觉学习障碍。果蝇应激气味剂(Drosophila stress odorant,dSO)能够引发果蝇强烈的厌恶性回避行为。最近,本实验室以dSO(2%CO2)为主要应激源建立了一个新的慢性应激模型。与慢性震荡应激类似,暴露于慢性dSO应激同样能够引起果蝇嗅觉学习的缺陷,其神经环路基础尚待进一步研究。本论文对上述假说进行实验验证,证明慢性震荡应激诱导的蘑菇体网络神经活性异常确实需要多巴胺信号。同时,本论文广泛地检测了γ1pedc区室相关神经元分别在两种不同慢性应激处理之后的神经活性变化。主要研究发现包括以下几方面:1.多巴胺对慢性震荡应激诱导α/β和MB-MVP2神经元活性异常是必需的。采取药理学的手段,在慢性震荡应激处理的最后两天饲喂果蝇酪氨酸羟化酶抑制剂3-IY。实验结果表明多巴胺生物合成的减少阻止了慢性震荡应激诱导的MB-MVP2和α/β神经活性异常。暗示着慢性震荡应激对蘑菇体网络神经活性异常的诱导作用是由多巴胺信号所介导的。2.慢性震荡应激处理对MB-MP1下游α/βs和α/βc神经活性的影响表现出性别差异。APL、DPM、α/βs和α/βc这几组神经元的神经突起都有投射到γ1pedc区室。成像实验结果表明在慢性震荡应激处理之后,雌蝇α/βc神经元活性上调(技术原因,未检测雄蝇α/βc神经元活性);雄蝇α/βs神经元活性上调,而雌蝇α/βs神经元活性没有发生显著变化,说明其易感性具有明显的性别差异;APL、DPM神经元的lobe区域信号均无明显差异,但不能排除其中某一小区室可能对慢性震荡应激作出响应。3.慢性dSO应激(2%CO2)同样能够诱导蘑菇体神经网络的神经活性异常,但是其变化模式与慢性震荡应激所诱导的有明显区别。对α/β神经元、γ神经元、MB-MVP2神经元和α/βcore神经元的检测结果表明:雄蝇α/β神经元活性显著下调,而雌蝇α/β神经元活性未发生明显变化;有意思的是,γ神经元对慢性dSO应激的易感性同样具有性别差异,只是其变化模式截然不同,雄蝇γ神经元活性上调,而雌蝇γ神经元活性下调;雌雄两种性别的α/βcore神经元活性均未发生显著性变化;MB-MVP2神经元的β区和γ1pedc区的活性均未发生显著性变化。4.上面这两类应激模型的成像结果的差异暗示着介导慢性震荡应激信号与慢性dSO应激信号进入蘑菇体引起不良适应变化的神经环路基础可能是不一样的。这种应激源特异易感性的神经和分子机制尚有待研究。
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