小鼠杏仁核中央核中神经肽Y与促肾上腺皮质激素释放因子之间的亚细胞相互作用

《Neuroscience》：Subcellular interactions of neuropeptide Y and corticotropin-releasing factor in the central nucleus of the amygdala in the mouse

本研究通过电镜和免疫荧光技术，首次揭示了NPY与CRF在杏仁核中央核（CeA）中的直接突触连接：247个NPY轴突终端直接靶向CRF树突，其中80%为对称突触，1%为异步突触。这为NPY通过调控CRF神经回路增强应激适应能力提供了结构证据，对开发针对焦虑症和酒精使用障碍的新型药物靶点具有重要启示。

　　

作者：Himavarsha Yerraguntla、Joy Onyekachi、Zuzana Nichtova、Laura L. Giacometti、Samuel L. Goldberg、Jessica R. Barson、Jacqueline M. Barker、Beverly A.S. Reyes

美国宾夕法尼亚州费城德雷塞尔大学医学院药理学与生理学系

摘要

神经肽Y（NPY）在中枢神经系统中广泛分布。作为一种应激抵抗力的调节因子，NPY已被证明可以对抗促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）的兴奋作用，而CRF则负责调控应激反应。在小鼠中，NPY和CRF在杏仁核中央核（CeA）中具有高度的神经解剖学关联，这表明它们之间存在潜在的显著相互作用。然而，这两种神经肽的突触组织结构尚未被阐明。在本研究中，我们确定了NPY和CRF在CeA中的解剖学相互作用。免疫荧光显微镜观察显示，NPY免疫反应性突起遍布整个CeA，并且似乎与含有CRF的神经元紧密相邻。通过电子显微镜和免疫过氧化物酶标记技术以及金银染色技术，我们发现NPY标记的轴突末端（NPY-t）与CRF标记的树突（CRF-d）形成了突触。半定量分析表明，247个NPY-t直接与CRF-d形成突触；此外，约80%的NPY-t与CRF-d形成对称突触，而约1%形成不对称突触。这些发现首次提供了NPY含轴突末端与CeA中CRF含树突直接接触的超微结构证据。这表明CeA中的CRF含神经元可能是NPY作用的关键部位，可能影响与应激反应、应激相关精神障碍和酒精使用障碍相关的大脑区域。

引言

应激相关精神障碍，包括焦虑障碍，仍然是全球性的健康问题，每年影响着数百万人的生活（https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/anxiety-disorders，访问日期：2025年8月17日）。因此，2019年全球疾病、伤害和风险因素研究（GBD）将焦虑障碍确定为最常见的心理健康问题之一（GBD Collaborators, 2022），也是美国（Kessler et al., 2005）和一些欧洲国家（Alonso et al., 2007）中最常见的精神障碍类型。仅在美国，应激相关精神障碍就因对个人生活质量的影响而造成了巨大的经济损失（Barbosa-Camacho et al., 2022）。杏仁核中央核（CeA）是与应激相关精神障碍密切相关的重要脑核，由于其在中枢情绪处理、唤醒和应激反应中的核心作用，已成为开发新型精神药物疗法的关键靶点（Adhikari, 2014, Paretkar and Dimitrov, 2018）。CeA作为杏仁核的主要输出站，与下丘脑和脑干的内分泌及自主神经中枢有广泛连接，从而介导对情绪刺激的行为和自主神经反应（Tsukioka et al., 2022）。在应激、物质使用和戒断引起的焦虑中观察到了CeA的失调（Patel et al., 2022）。

促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）是一种由41个氨基酸组成的神经肽，最初由Vale及其同事在1981年发现（Vale et al., 1981）。它在调控应激引起的内分泌、自主神经和行为反应中起着重要作用。CRF的失调是应激相关精神障碍发展的一个重要因素。重要的是，CRF系统的过度激活是应激生理和情绪反应的基本特征（Tovote et al., 2015）。虽然CRF含神经元在下丘脑中密集分布（Vale et al., 1981），但合成CRF的细胞体也大量存在于CeA中，CeA被认为是大脑中额外的CRF来源。实验性敲低CeA中的CRF显著减少了应激引起的焦虑（Ventura-Silva et al., 2020）。

与CRF类似，神经肽Y（NPY）在CeA中也含量丰富。NPY是一种由36个氨基酸组成的肽，作为应激反应的神经调节剂，但与CRF不同，它与对应激的抵抗力相关（Sah et al., 2014），被认为是一种抗应激神经肽。事实上，Sah及其同事将NPY称为人类的抗应激因子（Sah and Geracioti, 2013, Sah et al., 2014）。解剖学研究表明，CeA中存在密集的NPY免疫反应性突起网络（Gustafson et al., 1986）。

先前的解剖学研究已经证明了NPY和CRF在CeA中的定位（Gustafson et al., 1986, Reyes et al., 2017, Reyes et al., 2019, Van Bockstaele et al., 1998, Van Bockstaele et al., 1999），而功能研究（如关于酒精使用障碍的研究）也显示了NPY和CRF之间的关联。这些研究表明NPY和CRF在CeA中存在相互作用；然而，它们是否形成直接的细胞级相互作用仍有待进一步研究。高分辨率成像技术（如电子显微镜）对于在超微结构层面阐明这一关系至关重要。因此，在本研究中，我们采用了免疫组化、免疫荧光和免疫电子显微镜技术来识别CeA中NPY和CRF的解剖学分布，并观察到NPY支配着CeA中的CRF含神经元，为它们在应激相关精神障碍和酒精使用障碍中的功能相互作用提供了结构证据。

材料与方法

本研究采用的程序已获得德雷塞尔大学动物护理和使用委员会的批准，并遵循了美国国立卫生研究院关于实验室动物护理和使用的指南。我们尽一切努力使用最少的动物数量来获得科学可靠的数据，并采取了所有措施来最小化动物的痛苦。

CRF和NPY的免疫荧光标记

使用FITC和TRITC标记的二级抗体对CeA中的CRF和NPY进行了免疫荧光标记（图1A-C）。尽管之前已有研究描述了小鼠CeA中CRF和NPY的免疫反应性（Asan et al., 2005, Treweek et al., 2009, Wang et al., 2011, Wood et al., 2016），但这些神经肽之间是否存在细胞级的相互作用尚未得到研究。

讨论

据我们所知，本研究首次提供了基于高分辨率电子显微镜的解剖学证据，证明NPY含纤维能够影响CeA中表达CRF的神经元。虽然免疫荧光显示NPY标记的纤维与CRF标记的神经元紧密相邻，但通过超微结构分析确认了它们之间的明确突触接触。这些解剖学发现为NPY和CRF之间的相互作用提供了细胞层面的依据。

未引用的参考文献

Aoki and Pickel, 1989; Chronwall et al., 1985; Clancy and Caulller, 1998; de Quidt and Emson, 1986; Global Burden of Disease Collaborators, 2022; https://www.who.int/news-room/fact-sheets/detail/anxiety-disorders（访问日期：2023年10月10日); Kravets et al., 2015; Reichmann and Holzer, 2016; Reyes et al., 2005; Van den Pol, 2012; Ventura-Silve et al., 2020.

CRediT作者贡献声明

Himavarsha Yerraguntla：撰写——初稿、方法学、实验设计、数据分析。 Joy Onyekachi：撰写——初稿、方法学、实验设计、数据分析。 Zuzana Nichtova：数据分析。 Laura L. Giacometti：方法学。 Samuel L. Goldberg：方法学。 Jessica R. Barson：撰写——审稿与编辑。 Jacqueline M. Barker：撰写——审稿与编辑、资源协调、项目管理、资金获取、概念构思。 Beverly A.S. Reyes：其他辅助工作。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的财务利益或个人关系可能影响本文所述的工作。

致谢

本研究得到了美国国立卫生研究院（NIH）下属的国家酒精滥用与酒精中毒研究所的支持，资助编号为R21AA030361（资助对象为BASR和JMB）。内容仅代表作者的观点，不一定代表NIH的官方立场。