腹侧海马至前额叶皮层间的铁转运调控焦虑相关行为

• 作 者: 王卓
• 机 构: 南方医科大学
• 出 处: 南方医科大学
• 发表日期: 2018年3期
• 关键词: 焦虑症

哺乳动物体内含量最多的金属元素是铁，铁在维持机体正常代谢中起到至关重要的作用。脑内各个脑区间存在着铁的差异性分布，但对脑内铁含量变化的具体生理机制并不清楚。脑铁代谢的异常与神经精神疾病密切相关。在衰老过程中，不同形式的铁沉积在运动和认知相关的脑区，而在出生时，这些脑区铁含量很少，以往的猜测认为轴突转运参与其过程中，但一直缺乏实验证据支持脑内铁可通过轴突转运的观点，为此进行了大脑区域间的功能铁传输是否存在的研究。
　　在神经精神疾病相关脑区中分别注射了一种被证明过有效的铁螯合剂--去铁酮(DFP)，然后观察这一因素是否会引起其他脑区铁浓度的变化。发现在腹侧海马(vHip)注射DFP降低了局部vHip的铁浓度。有趣的是，在内侧前额叶皮层(mPFC)注射DFP时，尽管对mPFC局部的铁浓度没有影响，但显著减少了腹侧海马(vHip)和杏仁核(AMG)的铁浓度。黑质(SN)注射DFP降低了局部SN和mPFC的铁浓度。这些结果提示这些脑区间存在铁代谢联系，且有可能通过神经通路这一解剖基础联系。随后在腹侧海马分别注射了56FeCl3和59FeCl3溶液，结果证明了vHip向mPFC的铁运输是单侧单向的。56FeCl3和59FeCl3溶液注入到mPFC中，结果表明铁可以从mPFC转移到SN，发现铁可以通过vHip-mPFC-SN的方式传输。
　　为了观察vHip-mPFC的铁运输轨迹，使用了57Fe这一同位素。通过激光烧蚀电感耦合等离子体质谱技术(LS-ICPMS)进行57Fe的可视化示踪。注射57FeCl3溶液的同时使用病毒工具标记神经投射环路，LS-ICPMS分析表明，57Fe信号主要在对应的病毒环路标记的荧光区域中检测到，表明57Fe可以沿着神经环路轨迹从vHip到mPFC运输，且沿着vHip→mPFC投射的铁运输是投射神经元依赖的。
　　为了找到脑区间铁运输的分子机制，在mPFC-DFP和vHip-FeCl3注射24h后，分别检测了相关脑区铁代谢相关蛋白分子的mRNA水平。以上两种干预策略均使vHip的FPN表达量增加。因此，在vHip-mPFC投射中特异性过表达FPN。投射向mPFC的vHip神经元中过表达FPN的小鼠在旷场实验(OFT)中的运动距离和中间区域时间显著高于对照组，并在黑白箱实验(LDB)和高架十字迷宫实验(EPM)中表现出抗焦虑样行为，表明增加vHip-mPFC铁运输会产生抗焦虑的表现型。对投射向mPFC的vHip神经元的FPN蛋白进行干扰的小鼠则在OFT，LDB和EPM中表现出焦虑样相关的行为。这些数据表明vHip-mPFC的铁运输是焦虑相关行为必需的。
　　此外，发现脑内还存在着Tha-AMG-mPFC这一铁运输通路，但是该通路的铁运输与焦虑相关行为并无关系。