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最近的研究发现,乙酰化的营养素感应肽ghrelin不仅是一种内源性饥饿激素,还是慢性压力应激的生物标志物,各种慢性应激刺激均可显著提高血液中乙酰化ghrelin的水平。乙酰化的ghrelin通过生长激素促泌受体(GHS-R1a)发挥生理功能。我们实验室在前期研究中发现反复禁锢应激导致内源性Ghsr1a在内侧前额叶皮层、下丘脑、腹侧海马等多个与焦虑密切相关的脑区的表达显著上调。同时,我们发现Ghsr1a缺失可以缓解反复禁锢所致的焦虑相关行为障碍,这些结果提示ghrelin/GHS-R1a信号具有致焦虑作用。Ghrelin/GHS-R1a信号对应激后焦虑相关行为的调控作用及机制目前尚不清楚。下丘脑腹内侧区(ventromedial hypothalamus,VMH)是调节能量平衡和情绪的重要脑区,也是中枢神经系统GHS-R1a表达最丰富的脑区。因此,在前期研究基础上,本研究进一步考察了VMH脑区ghrelin/GHS-R1a信号对焦虑相关行为的调控作用,并对可能的神经机制进行了探讨。首先我们借助Camk2a-Cre及Dlx5/6-Cre小鼠考察了选择性在VMH脑区不同类型神经元过表达Ghsr1a对小鼠基础焦虑及反复禁锢应激导致的焦虑相关行为障碍的影响。同时,借助Ghsr1a小干扰RNA病毒考察了干扰VMH脑区内源性Ghsr1a的表达对小鼠基础焦虑及反复禁锢应激导致的焦虑相关行为障碍的影响。最后,我们借助化学遗传学方法考察了激活VMH区αCaMKII~+神经元对小鼠焦虑相关行为的影响。所用的行为学范式包括:高架十字迷宫实验(Elevated plus maze,EPM)、社交实验(Social interaction,SI)、悬尾实验(Tail suspension test,TST)、强迫游泳实验(Forced swim,FS)。取得的主要实验结果总结如下:1)VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元内过表达Ghsr1a促进了小鼠基础状态下的焦虑样行为。具体表现为高架十字迷宫实验中,过表达组小鼠探索开放臂的时间与对照组相比明显缩短(P<0.05)。但两组小鼠在悬尾实验及强迫游泳实验中绝望不动时间无明显区别(P>0.05)。2)VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元内过表达Ghsr1a加重了反复禁锢应激小鼠的焦虑样行为障碍。结果显示,与反复禁锢应激后的对照组小鼠相比,过表达组小鼠在开放臂停留的时间显著缩短(P<0.01),但两组小鼠在悬尾实验及强迫游泳实验中的绝望不动时间没有明显差别(P>0.05)。3)VMH脑区GABA能抑制性神经元过表达Ghsr1a促进了小鼠基础状态下的绝望样行为,但是不影响小鼠的基础焦虑样行为。具体表现为过表达组小鼠在悬尾实验中的绝望不动时间与对照组相比明显延长(P<0.05),但两组小鼠在开放臂的探索时间无明显差别(P>0.05)。社交及强迫游泳实验中两组小鼠的行为亦无明显差别(P>0.05)。4)VMH脑区GABA能抑制性神经元过表达Ghsr1a加重了反复禁锢应激小鼠的绝望样行为障碍,但对其焦虑样行为障碍无明显影响。行为学测试结果显示,与反复禁锢应激的对照组小鼠相比,过表达组小鼠在悬尾实验中的绝望不动时间明显延长(P<0.05)。但是两组小鼠在高架十字迷宫实验、社交实验、强迫游泳实验中均未表现出明显区别(P>0.05)。5)干扰VMH脑区内源性Ghsr1a的表达缓解了基础状态下小鼠的焦虑相关行为。具体结果为,与对照病毒注射组小鼠相比,Ghsr1a小干扰RNA病毒注射组小鼠在开放臂的探索时间显著延长(P<0.01),且在社交实验中的社交互动时间明显增加(P<0.05)。6)干扰VMH脑区内源性Ghsr1a的表达缓解了反复禁锢应激小鼠的焦虑相关行为障碍。具体表现为,与反复禁锢应激的对照组小鼠相比,Ghsr1a干扰组小鼠在开放臂停留时间显著增加(P<0.01),且悬尾实验中的绝望不动时间缩短(P<0.05)。7)选择性激活VMH脑区αCaMKII~+神经元缓解了基础状态下或反复禁锢应激后小鼠的焦虑相关行为。结果表明,基础状态下注射CNO后小鼠探索高架开放臂的时间明显增加(P<0.0001),但反复禁锢应激后注射CNO对小鼠高架十字迷宫开放臂的探索时间无明显影响(P>0.05)。在悬尾实验中无论是基础状态下(P<0.0001)还是反复禁锢后(P<0.0001),腹腔注射CNO均缩短了小鼠的绝望不动时间。8)选择性激活VMH脑区过表达Ghsr1a的αCaMKII~+神经元对小鼠的焦虑相关行为无影响。具体结果为,无论是基础状态下还是反复禁锢应激后,CNO注射均不影响VMH脑区Ghsr1a过表达小鼠在高架十字迷宫开放臂的探索时间(P>0.05),且小鼠在悬尾实验中的绝望不动时间与对照NaCl注射组相比亦无明显差别(P>0.05)。综上所述,我们发现VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元过表达Ghsr1a促进小鼠的焦虑样行为,而VMH脑区抑制性神经元过表达Ghsr1a促进小鼠的绝望样行为。干扰VMH脑区Ghsr1a的表达则可以缓解小鼠的上述焦虑相关行为表型。这些研究结果表明VMH脑区ghrelin/GHS-R1a信号有促进焦虑的作用,其对焦虑相关行为的调节作用具有神经元类型特异性。我们还发现,化学遗传激活VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元明显缓解基础状态下小鼠焦虑样行为,提示与VMH脑区αCaMKII~+神经元ghrelin/GHS-R1a信号的促焦虑作用相反,VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元的激活有缓解焦虑的作用。而化学遗传激活VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元不能明显缓解反复禁锢应激导致的小鼠焦虑样行为障碍,以及VMH脑区αCa MKII~+兴奋性神经元Ghsr1a过表达对小鼠焦虑相关行为的促进作用,进一步说明ghrelin/GHS-R1a信号对αCaMKII~+神经元活动的抑制作用可能是其参与焦虑相关行为调控的关键。通过本课题的研究,我们得出以下结论:(1)VMH脑区αCaMKII~+兴奋性神经元ghrelin/GHS-R1a信号有促焦虑样作用。应激后Ghsr1a表达的上调与应激导致的焦虑样行为障碍密切相关。(2)VMH脑区GABA能抑制性神经元ghrelin/GHS-R1a信号有促绝望样作用。(3)VMH脑区ghrelin/GHS-R1a信号通过抑制αCaMKII~+神经元的活动实现其对焦虑样行为的促进作用。因此,本研究不仅加深了对ghrelin和GHS-R1a多重生理功能及机制的理解,并为靶向GHS-R1a缓解焦虑障碍药物的开发提供了理论依据。