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光遗传技术精准调控神经环路解锁抑郁症治疗全新靶点

2025-12-11     来源:本站     点击次数:92

重度抑郁症以绝望感、快感缺失等负面体验为特征,传统药物治疗存在起效延迟和个体差异大的挑战。本研究提出抑制负面体验或厌恶感可能产生抗抑郁作用,并通过多模态行为筛选在雄性小鼠中发现位于外侧与内侧缰核之间X区域(HBX)的表达生长抑素(SST)的神经元是一类特定的抗抑郁神经元。研究团队通过光遗传学技术双向调控SST神经元活性,证明其动态诱导或缓解抑郁样行为,并利用单神经元记录技术解析神经环路机制,发现SST神经元接受来自终纹床核(BNST)胆囊收缩素(CCK)神经元的抑制性输入,同时向脚间核(IPN)脑啡肽原(PENK)神经元发出兴奋性投射。该研究首次揭示了HBX区SST神经元通过特定环路编码抗抑郁作用的细胞类型特异性机制,为靶向神经环路治疗抑郁症提供了新思路。

本研究由Lingli Luo、Wei Jing、Yiqing Guo、Dan Liu、Aodi He及Youming Lu共同完成,论文标题为"A cell-type-specific circuit of somatostat in neurons in the habenula encodes antidepressant action in male mice",于2025年4月在《Nature Communications》期刊正式发表。

重要发现
01SST神经元的抗抑郁作用验证
研究团队通过蔗糖偏好测试(TBP)、条件性位置偏好(CPP)和光/暗箱测试(LDT)等行为学范式,将小鼠分为高/低蔗糖偏好组,发现高偏好组表现出更强的抗抑郁特征。利用FosCreERT2(TRAP2)技术标记活跃神经元,发现HBX区SST神经元在积极情绪状态中特异性激活。

通过病毒载体在SST-CRE小鼠HBX区表达光敏蛋白NpHR3.0或ChR2,实现SST神经元的抑制或激活。抑制SST神经元导致小鼠在悬尾测试(TST)中逃避行为减少,蔗糖偏好下降,社交互动减弱;而激活SST神经元可逆转慢性轻度应激(CMS)诱导的抑郁样行为,使小鼠在LDT和EPM测试中表现恢复正常。

02神经环路结构的解析
通过逆行跨突触病毒追踪技术,发现SST神经元接收来自BNST区CCK神经元的抑制性GABA能输入,并直接向IPN区PENK神经元发出兴奋性谷氨酸能投射。全细胞膜片钳记录显示,光刺激CCK神经元轴突末端可在SST神经元上诱发能被TTX和荷包牡丹碱阻断的抑制性突触后电流(IPSCs);而刺激SST神经元轴突可在PENK神经元上记录到被CNQX阻断的兴奋性突触后电流(EPSCs)。

03环路功能的在体验证
在自由行为小鼠中进行单神经元记录发现,93.9%的SST神经元对CCK神经元抑制和蔗糖舔舐事件均产生相位兴奋。慢性应激使CCK神经元动作电位发放增加,而SST神经元活动降低。抑制CCK神经元可通过解除对SST神经元的抑制,显著提升蔗糖偏好行为。类似地,激活PENK神经元可产生抗抑郁效应,抑制则诱导抑郁样行为。

创新与亮点
01成像技术的突破性应用
本研究创新性地整合多模态成像技术,实现了从细胞特异性到环路功能的多尺度解析。通过TRAP2活性标记与RNAscope荧光原位杂交结合,首次在行为学范式下可视化HBX区SST神经元的激活模式;采用光遗传学调控与单神经元电生理记录同步技术,在自由行为动物中实时捕捉神经元动态编码过程;运用跨突触病毒追踪策略,精确解析CCK→SST→PENK三重神经环路的连接拓扑结构。

02光学生物医学应用价值
研究建立的细胞类型特异性环路操控范式,为发展精准神经调控疗法提供了理论依据。通过eOPN3突触特异性抑制技术,实现对CCK神经元终端释放的精准调控,避免传统光遗传学对轴突动作电位传导的非特异性影响。在体钙成像技术捕获的PENK神经元动态活动模式,为开发基于神经活动生物标志物的抑郁状态评估提供了新指标。

总结与展望
本研究通过整合多学科技术手段,揭示了缰核区SST神经元通过特定神经环路编码抗抑郁作用的新机制,不仅深化了对抑郁症神经环路基础的理解,也为开发靶向特定环路的快速抗抑郁疗法提供了新方向。未来研究可进一步探索该环路在不同性别动物模型中的功能差异,以及其与经典单胺类系统的交互作用。基于本研究发现的特异性环路标记物,有望开发新型深部脑刺激靶点或基因治疗策略,为传统治疗无效的抑郁患者提供个性化治疗方案。同时,该研究范式可推广至其他情绪障碍疾病的机制研究,推动神经科学领域向细胞类型特异性精准调控时代迈进。

论文信息
声明:本文仅用作学术目的。
Luo L, Jing W, Guo Y, Liu D, He A, Lu Y. A cell-type-specific circuit of somatostatin neurons in the habenula encodes antidepressant action in male mice. Nat Commun. 2025 Apr 10;16(1):3417.

DOI:10.1038/s41467-025-58591-y.

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