科技前沿丨周江宁教授团队在抑郁症的发病机制方面取得新进展

2022-03-21 20:50:18, OLYMPUS生命科学仪景通光学科技（上海）有限公司

本文作者：秦新娅博士

中国科学技术大学周江宁课题组

抑郁症已成为影响人类生活的重大疾病之一，但其发病机制仍不清楚。

其中，兴奋性突触的异常调节，是近年来受到高度关注的假说之一；而应激导致的抑郁症发病则是经典假说之一。

根据应激假说，长期持续的高应激状态（如自然灾害、创伤后或长期处于高压的生活状态）导致的下丘脑-垂体-肾上腺轴(HPA)的过度激活是抑郁症发病的关键机制。

下丘脑是脑内情感调节神经网络的重要节点，位于下丘脑室旁核的促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）是调节下丘脑-垂体-肾上腺轴的中枢驱动力。

在脑内，所有的神经元都接受兴奋性或抑制性突触调节，然而，CRH神经元参与抑郁症发病的突触调节机制仍不清楚。并且在之前的研究中发现，全反式视黄酸诱导的抑郁症小鼠模型中，PSD-93有异常表达，但是和其他突触相关蛋白相比，抑郁症患者下丘脑中的PSD-93知之甚少，PSD-93参与抑郁症发病机制同样不清楚。

2021年9月18日中国科学技术大学周江宁研究组在 Acta Neuropathologica （IF:17.088）期刊在线发表题为“PSD-93 up-regulates the synaptic activity of corticotropin-releasing hormone neurons in the paraventricular nucleus in depression (PSD-93对抑郁症患者的脑室旁核促肾上腺皮质激素释放激素神经元的突触活动具有上调功能)”的研究论文。

该团队利用抑郁症模型小鼠通过免疫荧光标记发现PSD-93和CRH存在共定位，并且通过标记MAP2发现，该共定位现象在神经元树突中也存在，而且还发现PSD-93基因表达量显著提高。

Fig:PSD-93 overexpression in CRH neurons induced depression like behaviors in Crh-IRES-Cre mice.

(a) PSD-93-stained in the PVN in the C57/BL6 mice by immunohistochemistry. High magnification shows PSD-93-positive fibers (black solid arrowhead denotes puncta) and cell bodies (black hollow arrowhead denotes puncta).

(b) PSD-93 (red) and synapsin1 (green) immunofluorescence staining in the PVN. White hollow arrowhead denotes PSD-93 puncta. White solid arrowhead denotes synapsin1 puncta.

(c)Representative images of the PSD-93 (red) neurons in the PVN that co-localize with CRH (green) neurons, The right merged image showing higher magnification of the framed field of immunofluorescence staining of the PVN. Solid arrowhead denotes PSD-93-CRH dual-labeling.

(d) PSD-93 (pink), CRH (red), and MAP2 (green) immunofluorescence staining in the PVN. White solid arrowhead denotes the fiber co-localize by PSD-93, CRH, and MAP2.

接着采用病毒感染的方法操作探究CRH神经元中PSD-93的表达水平对抑郁行为的影响，结果发现：过表达PSD-93能够使小鼠出现抑郁样行为，而降低PSD-93的表达水平能够产生抗抑郁的效应。

为了进一步验证此现象并且探究PSD-93调节CRH神经元活性的机制，研究人员采用膜片钳的方法记录神经元的电活动，结果显示：过表达PSD-93能够增进CRH神经元的突触传递活性，而降低PSD-93的表达水平则能够减弱CRH神经元的突触活性。

Flg: Overexpression of PSD-93 increased CRH neuron synaptic activity and knockdown of PSD-93 decreased CRH neuron synaptic activity in the PVN.

炎症诱导的抑郁模型近年来被广泛应用，是研究抑郁症发病的炎症免疫假说的常用模型。

研究人员在脂多糖(LPS)诱导的小鼠抑郁模型中，发现降低PSD-93的表达水平能够减轻小鼠的抑郁样行为，并且研究人员在采用最新建立起来的活体监测神经递质释放与受体结合的技术方法条件下，发现脂多糖会导致释放到CRH神经元的谷氨酸增加。

而利用荧光原位杂交（FISH）结合免疫荧光的方法，发现脂多糖可以激活小胶质细胞并增加小胶质细胞中谷氨酰胺酶的合成。

采用化学遗传学的方法激活小胶质细胞发现，小胶质细胞释放的谷氨酸可能是导致抑郁状态下CRH神经元突触传递增加的原因。

最重要的是，研究人员在抑郁患者的死后人脑样本中发现，PSD-93与下丘脑室旁核CRH共定位的细胞密度显著增加。

综上，该研究在揭示下丘脑室旁核PSD-93在抑郁症的发病中，具有重要作用并探索了可能的机制。PSD-93作为细胞膜相关鸟苷酸激酶家族的一个重要成员，在兴奋性突触后受体的锚定、位移以及信号传导方面具有重要作用。

上述发现不仅促进了对抑郁症下丘脑兴奋性突触失调的神经基础的理解，为下丘脑-垂体-肾上腺轴在抑郁症中的突触调节提供了直接证据，并且推进了抑郁症发病中兴奋性突触假说、应激假说和炎症免疫假说的整合。

LPS诱导小胶质细胞释放谷氨酸调节PSD-93参与抑郁样行为

在论文方法部分，使用了OLYMPUS FV3000激光扫描共聚焦系统进行多色荧光标记样品成像。FV3000采用OLYMPUS独有的体相位全息透射光栅(VPH)，光谱分辨率达到2nm，分光精度1nm，可以很好的区分不同荧光通道的信号，避免荧光串色干扰，并且VPH相对于其他类型光栅，荧光透光率有很大的提高。