背侧CA3区CaMKIIα阳性神经元源性NgR依赖可塑性经VTADA→NAc回路调控应激韧性与易感性

《Molecular Psychiatry》：NgR-Dependent plasticity in a dCA3CaMKIIα → VTADA → NAc circuit underlies stress resilience and susceptibility

　　

Nogo受体（Nogo receptor, NgR）是髓鞘源性轴突生长抑制物的核心受体，除参与调节突触可塑性外，还与多种神经精神疾病的发病机制相关，但其在抑郁症发生中的具体作用及潜在神经环路机制尚不清楚。本研究采用雄性小鼠慢性不可预知温和应激（chronic unpredictable mild stress, CUMS）模型，发现抑郁样小鼠海马背侧CA3（dorsal CA3, dCA3）区NgR表达显著升高，且主要富集于兴奋性降低的谷氨酸能神经元中。下调dCA3区NgR或增强谷氨酸能神经元兴奋性可明显缓解抑郁样行为，而上调NgR或抑制谷氨酸能神经元兴奋性则促进应激诱导的抑郁样行为。值得注意的是，dCA3谷氨酸能神经元特异性投射至腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）多巴胺能神经元及其下游投射至伏隔核（nucleus accumbens, NAc）的多巴胺能通路，NAc内D1/D2受体的抑制是介导抑郁样行为所必需的。此外，dCA3区NgR下调通过去抑制向VTA→NAc通路的投射神经元而发挥类抗抑郁效应。本研究系统揭示了dCA3谷氨酸能神经元中NgR及dCA3CaMKIIα→VTADA→NAc回路在抑郁样行为中的作用，为靶向髓鞘相关信号通路开发抑郁症治疗策略提供了新的理论基础。

论文解读：背侧CA3区CaMKIIα阳性神经元源性NgR依赖可塑性经VTA^DA→NAc回路调控应激韧性与易感性

抑郁症是一种高度异质性的精神障碍，全球患病人数超过3亿，核心症状包括快感缺失、社交退缩及动机缺乏。慢性应激是抑郁症的主要危险因素，可通过细胞、分子及神经环路层面的功能紊乱参与其病理生理过程。既往研究表明，海马背侧CA3（dCA3）锥体神经元对慢性应激敏感，可发生萎缩及功能低下；腹侧被盖区（VTA）至伏隔核（NAc）的中脑边缘多巴胺（dopamine, DA）通路是奖赏与动机处理的核心回路，其功能低下与抑郁样表型密切相关。Nogo受体（NgR）作为髓鞘相关轴突生长抑制物（myelin-associated inhibitors, MAIs）的共同高亲和力受体，传统上被认为限制中枢神经损伤后的轴突再生，但近年研究发现NgR也参与突触可塑性与神经元兴奋性的调节，并在精神分裂症、癫痫等疾病中发挥作用。然而，NgR是否及如何通过特定海马—中脑—边缘环路调控抑郁相关行为仍属未知。该研究以雄性C57BL/6J小鼠为对象，结合CUMS模型、病毒介导的基因操控、光遗传学、化学遗传学、在体光纤记录、电生理及分子生物学手段，探讨dCA3区NgR在应激所致抑郁样行为中的功能及dCA3^CaMKIIα→VTA^DA→NAc回路的介导机制，论文发表于《Molecular Psychiatry》。

主要关键技术方法

采用成年雄性C57BL/6J小鼠，建立慢性不可预知温和应激（CUMS，10天）及亚阈值不可预知温和应激（SUMS，3天）模型；通过立体定位注射AAV病毒载体实现dCA3谷氨酸能神经元（CaMKIIα驱动）NgR敲低（shNgR）或过表达（OE-NgR），以及Cre依赖的逆向/顺向标记病毒（AAV-retro-DIO系列）追踪dCA3→VTA及VTA→NAc投射；应用光遗传学（eNPHR3.0/hChR2）与化学遗传学（hM4Di/hM3Dq＋CNO）双向调控环路活性；利用在体光纤光度法记录dCA3钙活动，全细胞膜片钳记录微小兴奋性突触后电流（mEPSC）及神经元自发放电；Western blot及免疫荧光鉴定NgR表达及细胞定位；NAc局部微灌注D1受体拮抗剂SCH-23390或D2受体拮抗剂Sulpiride；通过社交互动测试（SIT）、悬尾测试（TST）、强迫游泳测试（FST）、旷场测试（OFT）、高架十字迷宫（EPM）评估抑郁及焦虑样行为；数据以均值±标准误表示，两组间比较用Student's t检验，多组间用单因素方差分析及Tukey事后检验。

研究结果

Chronic stress upregulates NgR expression in glutamatergic neurons of the dCA3

CUMS小鼠dCA3区NgR蛋白水平显著上调，且该上调与体重下降呈负相关、与绝望行为（TST/FST不动时间）呈正相关；免疫荧光显示NgR主要共标于CaMKIIα阳性谷氨酸能神经元（约64%），极少共标于GAD67阳性GABA能神经元（约9%）及胶质细胞。表明慢性应激特异性上调dCA3谷氨酸能神经元NgR表达。

dCA3 glutamatergic neurons are involved in the regulation of depressive-like behavior

纤维光度记录显示CUMS小鼠dCA3谷氨酸能神经元钙活动减弱；全细胞记录示mEPSC幅度降低、频率不变，提示突触后效能下降、神经元兴奋性降低。SUMS模型中化学遗传抑制dCA3谷氨酸能神经元诱发抑郁样行为，CUMS模型中化学遗传激活之缓解抑郁样行为且不改变总运动距离，证实dCA3谷氨酸能神经元兴奋性双向调控抑郁表型。

Modulation of depressive-like behavior by dCA3 glutamatergic NgR

dCA3谷氨酸能神经元特异性敲低NgR逆转CUMS引起的mEPSC幅度降低并改善抑郁样行为；反之，SUMS小鼠中dCA3谷氨酸能神经元过表达NgR降低mEPSC幅度并诱发抑郁样行为（不影响焦虑样行为）。表明NgR在dCA3谷氨酸能神经元中双向调控神经元兴奋性及抑郁样表型。

Optogenetic control reveals chronic stress suppresses dCA3^CaMKIIα→ VTA^DAcircuit to promote depression

逆向示踪确认dCA3→VTA投射主要靶向TH阳性多巴胺能神经元。光遗传抑制dCA3→VTA^DA投射降低VTA DA神经元mEPSC频率及自发发放率，并诱发抑郁样行为；光遗传激活该投射增加VTA DA神经元mEPSC频率及发放率，并逆转CUMS小鼠抑郁样行为。证实dCA3^CaMKIIα→VTA^DA回路兴奋性双向调控抑郁样表型。

Chemogenetic inhibition of dCA3 → VTA dopamine (DA) pathway mimics chronic stress-induced depression

化学遗传抑制dCA3→VTA^DA投射降低VTA DA神经元mEPSC频率，SUMS背景下诱发社交回避、焦虑及绝望行为；CUMS背景下化学遗传激活该投射提升VTA DA神经元mEPSC频率并挽救行为缺陷。说明持续抑制或激活该通路分别模拟或抵抗应激诱导的抑郁样表型。

VTA → NAc dopaminergic inputs regulate depressive-like behaviors through D1/D2 receptor signaling

逆向示踪验证VTA→NAc DA投射。光/化学遗传抑制VTA→NAc DA输入诱发SUMS小鼠抑郁样行为，激活之改善CUMS小鼠抑郁及焦虑样行为。NAc局部给予D1受体拮抗剂SCH-23390或D2受体拮抗剂Sulpiride可阻断VTA→NAc激活产生的类抗抑郁效应；单独阻断任一种受体亦在正常小鼠诱发抑郁样行为，提示VTA→NAc DA信号经NAc内D1和/或D2受体介导抗抑郁作用。

Reduction of NgR alleviates depressive-like behavior via dCA3^CaMKIIα→ VTA^DA→ NAc circuit

跨突触病毒标记确认dCA3^CaMKIIα→VTA^DA(TH+)→NAc三级回路的存在。dCA3 NgR敲低的类抗抑郁效应被VTA→NAc通路化学遗传抑制或NAc内D1/D2受体拮抗所取消，证明NgR敲低通过激活dCA3→VTA→NAc回路及NAc D1/D2受体发挥保护作用。CUMS致NAc树突复杂度降低、不成熟棘密度升高而成熟棘密度降低，dCA3 NgR过表达可重现上述远端结构缺陷。

讨论与结论

研究人员讨论指出，本研究首次阐明慢性应激上调dCA3谷氨酸能神经元NgR表达，NgR通过抑制dCA3神经元兴奋性及削弱dCA3^CaMKIIα→VTA^DA→NAc功能回路促进抑郁样行为，而dCA3 NgR敲低解除抑制、增强该中脑边缘多巴胺通路输出并经NAc D1/D2受体产生类抗抑郁效应。研究将髓鞘相关抑制信号NgR与海马—VTA—NAc多级环路可塑性及抑郁症病理相联系，为靶向NgR或相应环路的抗抑郁干预提供新理论依据。局限性在于仅用雄性小鼠且D1/D2受体信号与NAc树突棘可塑性精确偶联机制待进一步阐明。

研究结论归纳如下：（1）慢性应激特异性上调dCA3谷氨酸能神经元NgR表达；（2）dCA3谷氨酸能神经元NgR双向调控抑郁样行为；（3）NgR通过调节dCA3谷氨酸能神经元兴奋性影响抑郁表型；（4）dCA3 NgR敲低通过激活dCA3^CaMKIIα→VTA^DA→NAc回路并依赖NAc D1/D2受体发挥抗抑郁样作用。