重复压力在Cntnap2?/?小鼠中加剧攻击行为并激活前额叶-边缘叶脑区

《Genes, Brain and Behavior》：Repeated Stress Escalates Aggression and Activity in Fronto-Limbic Regions in Cntnap2?/? Mice

本研究利用TRAP（Targeted Recombination in Active Populations）技术，揭示了重复束缚压力会特异性加剧Cntnap2基因敲除（Cntnap2?/?）小鼠的攻击行为，并激活与压力、动机和攻击相关的一系列前额叶-边缘叶脑区，为理解自闭症谱系障碍（ASD）中压力诱发攻击（Stress Induced Aggression, SIA）的神经环路机制提供了新见解。

　　

引言

自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育障碍，以社交沟通障碍和重复刻板行为为核心特征。许多ASD个体在面对压力时，会出现包括攻击、自伤和情绪崩溃在内的适应不良行为。这种压力诱发攻击（SIA）会严重影响生活质量，但其潜在的神经机制尚不明确。C_nt_na_p2基因是ASD的易感基因，在小鼠中敲除该基因（C_nt_na_p2^?/?）会产生一系列与ASD相关的表型，是研究遗传风险因素如何影响压力敏感系统的有效模型。本研究旨在结合SIA行为范式与活动依赖性神经元标记技术，探究重复压力如何改变C_nt_na_p2^?/?小鼠的攻击行为及相关脑区的神经活动。

材料与方法

本研究使用了C_nt_na_p2^?/?:TRAP2^+/?:Ai14^+/?三转基因小鼠（实验组）和TRAP2^+/?:Ai14^+/?小鼠（对照组）。行为范式包括基线期的居住者-入侵者测试，之后进行为期1天（急性）或4天（重复）的每日30分钟束缚压力。在最后一次束缚压力前，注射4-羟基他莫昔芬（4-OHT）以激活TRAP系统，永久标记在压力-攻击窗口期（从最后一次束缚开始到攻击后测试结束）被激活的神经元。随后进行压力后攻击测试。攻击行为（包括攻击、撕咬、尾鞭、追逐、扭打等）被视频记录并由不知情的实验者评分。行为测试后3周，取脑进行组织切片和荧光成像，对特定脑区[包括侧隔核（LS）、外侧缰核（LHb）、外侧下丘脑（LH）、伏隔核（NAc）和内侧前额叶皮层（mPFC）]的TRAP阳性神经元（即被标记的激活神经元）进行计数和统计分析。

结果

1. C_nt_na_p2^?/?小鼠仅在重复压力后表现出攻击行为的显著加剧

行为学结果显示，单日急性束缚压力未能改变任何基因型小鼠的攻击行为。然而，连续4天的重复束缚压力，则特异性诱发了C_nt_na_p2^?/?小鼠的攻击行为加剧。与对照组相比，C_nt_na_p2^?/?小鼠在压力后表现出显著增加的总攻击时间、更多的攻击事件次数以及显著缩短的攻击潜伏期。nt_na_p2^?/?小鼠在重复压力后攻击行为显著加剧。">

2. 重复压力增加了C_nt_na_p2^?/?小鼠边缘叶脑区的神经元激活

通过TRAP技术对神经元激活进行映射，发现在多个与压力和攻击相关的边缘叶脑区，C_nt_na_p2^?/?小鼠的激活神经元数量显著高于对照组。这些脑区包括侧隔核、外侧缰核和外侧下丘脑。

3. 重复压力增加了C_nt_na_p2^?/?小鼠皮质-纹状体脑区的神经元激活

在皮质-纹状体环路中，C_nt_na_np₂^?/?小鼠的伏隔核（包括其核心区和壳区）的TRAP阳性神经元数量也显著增加。在内侧前额叶皮层，虽然总体活性无差异，但其子区域前边缘皮层（PL）的活性在C_nt_na_p2^?/?小鼠中显著升高，而下边缘皮层（IL）则无此变化。

4. 攻击行为与特定脑区的神经元激活呈正相关

相关性分析进一步揭示了攻击行为与特定脑区激活程度的关系。攻击时间与侧隔核、外侧缰核的TRAP阳性细胞数量呈显著正相关。攻击事件次数与这两个脑区的相关性结果一致。攻击潜伏期则与这两个脑区的活性呈显著负相关。值得注意的是，虽然外侧下丘脑的整体活性在C_nt_na_p2^?/?小鼠中升高，但其活性与攻击行为的各项指标均无显著相关性。在皮质-纹状体区域，攻击时间与下边缘皮层的活性呈显著正相关，但与伏隔核、前边缘皮层的活性无此关联。

讨论

本研究表明，重复而非急性压力，能特异性加剧C_nt_na_p2^?/?小鼠的攻击行为。这模拟了ASD临床中观察到的对慢性压力更敏感的现象。神经活动图谱揭示，这种压力诱发的攻击行为加剧，伴随着一个分布广泛的前额叶-纹状体-边缘叶神经网络的异常激活。其中，侧隔核和外侧缰核的激活程度与攻击行为直接相关，提示它们在评估社会威胁和介导攻击升级中的核心作用。伏隔核和前边缘皮层的激活增加，则可能与攻击的动机和决策过程有关。而下边缘皮层活性与攻击行为的正相关，可能反映了在C_nt_na_p2缺陷背景下，自上而下的行为控制回路功能失调。

本研究也存在一些局限性。TRAP技术的时间分辨率有限，无法区分压力本身和后续攻击行为分别激活的神经元。研究未包含杏仁核这一攻击行为的关键脑区，也未解析被标记神经元的分子或细胞类型。此外，研究仅使用了雄性小鼠。

总之，这些发现阐明了遗传易感性（C_nt_na_p2缺失）如何与重复压力暴露相互作用，通过激活一个特定的前额叶-边缘叶神经网络，驱动适应不良的攻击行为。这为理解ASD及相关疾病中压力诱发攻击的神经机制奠定了基础，并提示这些环路节点可能成为未来靶向治疗的潜在目标。