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失落情緒往往會加劇抑郁的情緒狀態(tài)。并且失落的癥狀類似于重性抑郁障礙(MDD)，主要包括無動力、悲傷、退縮和沉思。目前對于失落的分子機(jī)制知之甚少，因?yàn)檫@種獨(dú)特的表型在臨床上難以追蹤，在之前的臨床研究中也很少受到關(guān)注。因此，闡明導(dǎo)致失落反應(yīng)的分子機(jī)制可能會揭示新的治療方法，這些方法可能具有廣泛的益處。
課題組最近開發(fā)了一個(gè)大鼠失落模型，其中豐富環(huán)境飼養(yǎng)(EE)作為積極生活事件的處理。EE有嚙齒類動物的獎(jiǎng)勵(lì)特性，去除豐富環(huán)境飼養(yǎng)(ER)方案是指EE飼養(yǎng)4周后開始，去除豐富環(huán)境，給予缺乏積極刺激的環(huán)境飼養(yǎng)。這種從優(yōu)越環(huán)境刺激到惡劣環(huán)境刺激的模擬失落情緒。ER治療1周后，成年雄性大鼠表現(xiàn)出“失落樣”的表型，包括強(qiáng)迫游泳測試中的被動應(yīng)對增加，糖水偏好測試中的享樂驅(qū)動增加，體重增加。因此，ER提供了一個(gè)嚙齒類動物模型來研究失落情緒相關(guān)的神經(jīng)生物學(xué)機(jī)制。
在此背景下，2023年09月10日辛辛那提大學(xué)的Marissa A. Smail團(tuán)隊(duì)在Molecular Psychiatry上發(fā)文揭示了BLA腦區(qū)的PV神經(jīng)元通過ECM介導(dǎo)失落情緒的作用機(jī)制。
圖1. ER后BLA表現(xiàn)出差異的激活
課題組在圖A的對實(shí)驗(yàn)造模過程進(jìn)行示圖說明：分為三組分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)圈養(yǎng)（SH）、豐富環(huán)境飼養(yǎng)（EE）和先豐富環(huán)境飼養(yǎng)然后在28天時(shí)進(jìn)行豐富環(huán)境飼養(yǎng)去除處理（ER）三種模式。然后利用免疫組化染了即早基因FOS，觀察多個(gè)腦區(qū)在這三種飼養(yǎng)模式下的差異，結(jié)果顯示：基底外側(cè)杏仁核（BLA）對3種飼養(yǎng)模式存在差異性變化，EE時(shí)BLA的被激活的細(xì)胞減少，而ER可以逆轉(zhuǎn)這種現(xiàn)象。然后通過RNA測序、蛋白組學(xué)和激酶組學(xué)進(jìn)一步分析。最終得出，BLA在豐富環(huán)境飼養(yǎng)模式去除（ER）后，能夠逆轉(zhuǎn)EE導(dǎo)致的BLA腦區(qū)細(xì)胞活性降低的狀態(tài)。
圖2. 多組學(xué)分析顯示ER改變對于小膠質(zhì)細(xì)胞和ECM的影響
課題組進(jìn)一步進(jìn)行轉(zhuǎn)錄通路組學(xué)分析，行了GSEA、富集分析和perturb基因測序分析，細(xì)胞類型分析，RNA測序、蛋白組學(xué)和激酶組學(xué)分析，對小膠質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)的功能基因進(jìn)行分析。發(fā)現(xiàn)在三組飼養(yǎng)模式的比較下，小膠質(zhì)細(xì)胞和ECM(細(xì)胞外基質(zhì))發(fā)生了改變。這組實(shí)驗(yàn)運(yùn)用組學(xué)分析得出ER（失落情緒），影響在于小膠質(zhì)細(xì)胞和細(xì)胞外基質(zhì)。
圖3. ER后小膠質(zhì)細(xì)胞較小，復(fù)雜性較低，吞噬能力較弱
然后，課題組對IBA1（小膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)記物）進(jìn)行免疫熒光檢測，結(jié)果顯示：相較于SH，EE和ER時(shí)的小膠質(zhì)細(xì)胞數(shù)量均減少。對三組飼養(yǎng)模式中的小膠質(zhì)細(xì)胞形態(tài)學(xué)變化進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，發(fā)現(xiàn)較EE和SH，ER狀態(tài)下的小膠質(zhì)細(xì)胞的突觸長度、分支和末梢降低。為了探究小膠質(zhì)細(xì)胞周圍的細(xì)胞吞噬的改變，染BLA腦區(qū)的CD68發(fā)現(xiàn)，EE飼養(yǎng)后，BLA腦區(qū)小膠質(zhì)細(xì)胞周圍的吞噬作用減少，而ER處理后，細(xì)胞吞噬較EE進(jìn)一步減少。這組實(shí)驗(yàn)說明在ER處理下，小膠質(zhì)細(xì)胞的形態(tài)變小、分支減少及吞噬能力減弱的特征。
圖4.ER增加了在BLA中ECM和PV神經(jīng)元的PNN，改變了PV神經(jīng)元的特征
隨后，課題組取三組飼養(yǎng)模式小鼠的腦組織，分別染了PV（小清蛋白）和 WFA（ 紫藤凝集素，ECM的標(biāo)志物），發(fā)現(xiàn)與SH和EE相比，ER狀態(tài)下，WFA表達(dá)增多，ER后PV中間神經(jīng)元周圍的PNN（周圍神經(jīng)網(wǎng)）增多。進(jìn)一步對有PNN和沒PNN的腦片染了vGAT進(jìn)，結(jié)果顯示：無PNN組相較于PNN組的vGAT的表達(dá)數(shù)量減少，無PNN組相較于PNN組vGAT斑點(diǎn)增多（GABA能神經(jīng)元的合成能力增強(qiáng)）；無PNN組相較于PNN組，PV中間神經(jīng)元的周長和數(shù)量均減少。為了進(jìn)一步明確谷氨酸能神經(jīng)元和PV神經(jīng)元之間的關(guān)系，染了vGLUT，與對照組相比，無PNN組，vGLUT的數(shù)量減少并且色斑量增多；而PV中間神經(jīng)元的周長和數(shù)量均減少。因此，本實(shí)驗(yàn)探究ER能夠增加PV神經(jīng)元上的PNN，并且是通過改變PV中間神經(jīng)元的突觸輸入發(fā)揮作用的，vGAT/vGLUT的表達(dá)增多、比率下降；和改變PV的特征：增加PV的表達(dá)和神經(jīng)元的周長，進(jìn)而使PV神經(jīng)元上的PNN增多。
圖5 .ER損害BLA相關(guān)行為并激活PV神經(jīng)元
為了探索失落情緒會介導(dǎo)哪些行為學(xué)表現(xiàn)。課題組給予SH、EE、ER大鼠進(jìn)行被動回避實(shí)驗(yàn)、三箱社交實(shí)驗(yàn)和震驚反射實(shí)驗(yàn)。三箱社交實(shí)驗(yàn)中，ER大鼠在有危險(xiǎn)的（Long Evans rat）房間一側(cè)停留時(shí)間延長；震驚反射實(shí)驗(yàn)中，ER大鼠震驚幅度增高。這兩項(xiàng)行為學(xué)實(shí)驗(yàn)說明：相較于對照組大鼠，ER大鼠的恐懼記憶減少且驚嚇反應(yīng)增強(qiáng)，與BLA的調(diào)節(jié)相關(guān)。條件性恐懼實(shí)驗(yàn)中，且與EE大鼠相比，ER大鼠的恐懼記憶習(xí)得速度更慢，同時(shí)也表現(xiàn)出恐懼反應(yīng)加強(qiáng)。PV、WFA和FOS染了免疫熒光，ER時(shí)，BLA腦區(qū)的PNN表達(dá)增多，進(jìn)而改變了PV中間神經(jīng)元的特征，進(jìn)而使BLA腦區(qū)的PV神經(jīng)元激活增多，PNN作為PV中間神經(jīng)元的修飾標(biāo)志物，使PV神經(jīng)元的突觸功能、減少相對抑制以及增加PV的活性。因此，本實(shí)驗(yàn)得出結(jié)論ER能夠提升PNN特性，而PNN進(jìn)一步改變PV的特征同時(shí)激活在BLA中的表達(dá)。
圖6 減少 BLA腦區(qū)中的 PNN 可逆轉(zhuǎn) ER 行為表型
最后，課題組通過減少PNN的表達(dá)，觀察是否能夠逆轉(zhuǎn)ER的行為表型進(jìn)行驗(yàn)證其機(jī)制。首先對EE和ER大鼠的BLA區(qū)注射ChABC（即軟骨素酶ABC，在消化ECM的過程中會減少BLA中的PNN形成），免疫熒光表明ChABC組的關(guān)于標(biāo)記ECM的WFA較于對照組減少，表明ChABC藥物發(fā)揮了正常作用。較ER組，加入ChABC 后的ER大鼠體重得到下降。被動回避實(shí)驗(yàn)、震驚反射實(shí)驗(yàn)和強(qiáng)迫游泳實(shí)驗(yàn)中，ChABC組較ER組被動回避的潛伏期、驚嚇刺激反應(yīng)和強(qiáng)迫游泳的不動程度等行為學(xué)變化得到逆轉(zhuǎn)。因此，綜上ER干預(yù)能夠減少小膠質(zhì)細(xì)胞的大小、復(fù)雜性和吞噬作用；同時(shí)提升BLA中的細(xì)胞外基質(zhì)以及PV中間神經(jīng)元的周圍神經(jīng)網(wǎng)，從而降低BLA的可塑性。
綜上所述，該文獻(xiàn)揭示了ER如何誘導(dǎo)影響BLA可塑性和其依賴行為的潛在作用機(jī)制，為失落導(dǎo)致的治療興趣喪失提供了潛在藥物靶點(diǎn)。
文章來源：https://doi.org/10.1038/s41380-023-02231-8
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