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以往研究报道调节进食和能量代谢的脑肠肽激素ghrelin及其功能性受体GHS-R1a对焦虑相关行为具有双相调节作用,但具体机制尚不清楚。应激刺激是创伤后应激障碍综合征(PTSD)等情感障碍性精神疾病的重要诱发因素。实验室前期结果表明:(1)4天反复禁锢应激导致内源性Ghsr1a在多个焦虑相关核团(内侧前额叶皮质m PFC、下丘脑HY及腹侧海马v HPC)表达上调。(2)Ghsr1a敲除(Ghsr1a KO)小鼠的基础焦虑水平与同窝野生型(WT)小鼠一致,但Ghsr1a缺失能缓解反复禁锢所致的小鼠焦虑相关行为障碍。(3)m PFC脑区αCa MKII+神经元过表达Ghsr1a不影响WT小鼠的基础焦虑水平,但能加重反复禁锢所致的WT小鼠焦虑相关行为障碍。本课题在前期研究的基础上,继续采用4天反复禁锢应激模型,借助Ghsr1a敲除、病毒介导的特定脑区Ghsr1a干扰、特定脑区特定类型神经元Ghsr1a过表达等研究方法,结合高架十字迷宫(elevated plus maze,EPM)、悬尾(tail suspension test,TST)、强迫游泳(forced swimming,FS)及社交互动(social interaction,SI)等动物行为学范式,进一步观察了m PFC脑区(前边缘皮层Pr L亚区为主)ghrelin/GHS-R1a信号对小鼠焦虑相关行为的调控作用,并通过全细胞膜片钳技术对可能的细胞机制进行了探讨。主要结果如下:1.病毒介导的m PFC脑区αCa MKII+神经元过表达Ghsr1a不影响WT小鼠的基础焦虑水平。结果显示,过表达小鼠在高架十字迷宫开放臂的停留时间、强迫游泳的绝望不动时间及社交互动时间与对照病毒注射组小鼠相比,均无明显差别(p>0.05)。2.病毒介导的m PFC脑区αCa MKII+神经元过表达Ghsr1a加重反复禁锢所致的WT小鼠焦虑相关行为障碍。结果显示,反复禁锢后,过表达小鼠在高架十字迷宫开放臂的停留时间与对照病毒注射组小鼠相比明显缩短(p<0.05)。在强迫游泳实验中,过表达小鼠的绝望不动时间与对照组小鼠相比明显延长(p<0.05)。3.病毒介导的m PFC脑区αCa MKII+神经元过表达Ghsr1a对Ghsr1a KO小鼠的焦虑相关行为无明显影响。结果显示,基态和反复禁锢后,接受Ghsr1a过表达病毒和对照病毒注射的两组Ghsr1a KO小鼠在高架十字迷宫开放臂的探寻时间、悬尾及强迫游泳实验中的绝望不动时间及社交互动实验中的社会活动时间均没有明显差别(p>0.05)。4.m PFC脑区注射Ghsr1a小干扰RNA病毒缓解小鼠的基础焦虑水平。结果显示,基础状态下,与对照病毒注射组小鼠相比,Ghsr1a小干扰RNA病毒注射组小鼠在高架十字迷宫开放臂的停留时间明显延长(p<0.01),在悬尾实验中的绝望不动时间明显缩短(p<0.05)。5.m PFC脑区注射Ghsr1a小干扰RNA病毒缓解反复禁锢所致的焦虑相关行为障碍。具体表现为反复禁锢后,与对照病毒注射组小鼠相比,Ghsr1a小干扰RNA病毒注射组小鼠在悬尾实验中的绝望不动时间明显缩短(p<0.05),在高架十字迷宫开放臂的停留时间有延长的趋势,但没有统计学意义(p>0.05)。6.与基础状态下相比,反复禁锢后WT小鼠m PFC脑区(Pr L的第2/3层锥体神经元为主)兴奋性突触传递和抑制性突触传递均增强。具体表现为:反复禁锢后,WT小鼠m PFC脑区微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic currents,m EPSCs)频率增加(p<0.01),幅度不变(p>0.05);自发兴奋性突触后电流(spontaneous excitatory postsynaptic currents,s EPSCs)频率和幅度均无变化(p>0.05);微小抑制性突触后电流(miniature inhibitory postsynaptic currents,mIPSCs)幅度增加(p<0.05),频率不变(p>0.05);自发抑制性突触后电流(spontaneous inhibitory postsynaptic currents,s IPSCs)幅度和频率均无变化(p>0.05)。7.与基态相比,反复禁锢后Ghsr1a KO小鼠m PFC兴奋性突触传递增强,抑制性突触传递减弱。结果显示,Ghsr1a KO小鼠m PFC脑区s EPSCs、m EPSCs的频率均增加(p<0.05、p<0.001),幅度均不变(p>0.05);s IPSCs、mIPSCs的幅度均降低(p<0.05),频率均不变(p>0.05)。8.与基态相比,反复禁锢后对照病毒注射组小鼠m PFC脑区兴奋性突触传递降低,抑制性突触传递不变。具体表现为反复禁锢后,对照病毒注射组小鼠m EPSCs幅度和频率均降低(p<0.001、p<0.01);s EPSCs幅度和频率均不变(p>0.05);s IPSCs、mIPSCs的幅度、频率均没有变化(p>0.05)。9.与基态相比,反复禁锢后αCa MKII+神经元Ghsr1a过表达小鼠m PFC脑区兴奋性突触传递降低,抑制性突触传递增强。结果显示,过表达小鼠s EPSCs幅度和频率均降低(p<0.001、p<0.01);m EPSCs幅度和频率也均受到抑制(p<0.001);s IPSCs频率增加(p<0.05),幅度不变(p>0.05);mIPSCs幅度、频率均不变(p>0.05)。综上所述,我们发现m PFC脑区αCa MKII+神经元过表达Ghsr1a加重4天反复禁锢所致的小鼠焦虑相关行为障碍,Ghsr1a敲除缓解反复禁锢所致的小鼠焦虑相关行为障碍。相一致的是,我们还发现干扰m PFC脑区部分神经元内源性Ghsr1a的表达缓解小鼠的基础焦虑和反复禁锢后的焦虑相关行为障碍。这些研究证据进一步说明Ghrelin/GHS-R1a信号对焦虑相关行为具有促进作用。借助全细胞膜片钳技术,我们发现反复禁锢后,Ghsr1a KO小鼠m PFC脑区兴奋性突触传递增强,同时抑制性突触传递减弱;而αCa MKII+神经元过表达Ghsr1a小鼠m PFC脑区兴奋性突触传递减弱,同时抑制性突触传递增强。这些结果提示我们GHS-R1a缺失或过表达对m PFC脑区兴奋性和抑制性突触传递具有反向调节作用,ghrelin/GHS-R1a信号对m PFC脑区突触传递的调节作用可能与反复禁锢后小鼠的焦虑相关行为表型密切相关。综合上述研究,我们得出以下结论:(1)反复禁锢导致的内源性Ghsr1a在m PFC脑区表达上调可能是促焦虑的。(2)m PFC是ghrelin及其受体GHS-R1a参与焦虑相关行为调控的一个重要的神经环路节点。(3)Ghrelin/GHS-R1a信号对焦虑相关行为的调控可能具有核团、神经元类型的特异性,且与实验过程中动物所处的环境或状态有关。本研究不仅加深了人们对Ghrelin/GHS-R1a多重生理功能及机制的理解,同时为情感障碍性精神疾病如PTSD的治疗提供了理论基础。