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吻内侧被盖区(rostromedial tegmental nucleus,RMTg)又称作为尾状部VTA(the tail of the ventral tegmental area,tVTA),富含GABA能神经元,主要接受外侧缰核(lateral habenula,LHb)的谷氨酸神经纤维传入,编码负性奖赏和动机相关信息,并大部分投射到中脑富含多巴胺(dopamine,DA)神经元的脑区,包括黑质致密部(substantia nigra pars compacta,SNc)和腹侧背盖区(Ventral tegmental area,VTA)。在解剖上,LHb对SNc的直接纤维投射很少,因此,LHb对SNc的作用更有可能是通过RMTg间接通路来介导的。RMTg-VTA通路参与情感行为的调控,但RMTg-SNc通路是否参与情感反应以及其在抑郁中的作用尚不清楚,RMTg是否介导了LHb对SNc的作用参与抑郁症的发病也有待进一步的研究。
方法:
(1)观察光遗传特异性激活VgatRMTg-SNc通路对小鼠厌恶/奖赏和抑郁行为的影响:使用Vgat-ires-cre转基因小鼠分别在RMTg微量注射表达ChR2兴奋性光敏通道蛋白以及对照荧光蛋白eYFP的腺病毒,同时在SNc上方埋植光纤。使用473nm蓝光激活VgatRMTg-SNc通路,检测小鼠厌恶和抑郁相关行为,包括实时位置偏爱(real-time placepreference test,RPP)、条件性位置偏爱/厌恶实验(conditioned place preference/ aversion test,CPP/CPA)、强迫游泳实验(forced swim test,FST)和糖水偏爱实验(sucrose-preference test,SPT)。
(2)观察光遗传特异性抑制VgatRMTg-SNc通路对小鼠厌恶/奖赏和抑郁行为的影响:使用Vgat-ires-cre转基因小鼠分别在RMTg微量注射表达NPHR3.0抑制性光敏通道蛋白以及对照荧光蛋白eYFP的腺病毒,同时在SNc上方埋植光纤。使用589nm黄光抑制VgatRMTg-SNc通路,检测小鼠RPP和CPP行为。同时结合慢性束缚应激(chronic restraint stress,CRS)抑郁模型,光遗传抑制VgatRMTg-SNc通路检测小鼠在FST行为中的表现。
(3)观察光遗传激活VgatRMTg-SNc通路和CRS模型下抑制该通路小鼠SNc的活动变化:使用免疫组织化学染色检测SNc中c-Fos阳性细胞的数目。
(4)观察自由活动的小鼠在光遗传激活VgatRMTg-SNc通路后SNcDA神经元放电频率的改变。使用多通道电生理记录并结合光遗传特异性激活VgatRMTg-SNc通路,记录SNc神经元的放电活动,根据DA神经元的电生理特征进行神经元的鉴定。
(5)观察光遗传激活Vglut2LHb-RMTg通路对小鼠厌恶/奖赏和抑郁行为的影响:使用Vglut2-ires-cre转基因小鼠分别在LHb微量注射表达ChR2光敏通道蛋白以及对照荧光蛋白eYFP的腺病毒,同时在RMTg上方埋植光纤,激活Vglut2LHb-RMTg通路,检测小鼠RPP、CPP、FST、SPT等行为的变化。
结果:
(1)光遗传激活VgatRMTg-SNc通路,在FST、SPT和爬杆实验中,和eYFPno-CRS组相比,ChR2no-CRS小鼠在FST中的不动时间显著增加,在SPT中对蔗糖消耗的百分比和液体总消耗没有变化,在爬杆实验中下降的潜伏期没有变化;在RPP和CPA实验中,ChR2no-CRS小鼠在RPP中刺激侧的停留时间明显减少,在CPA中post/pre(第三天测试在刺激侧停留时间/第一天测试在刺激侧停留时间)比值更低。
(2)光遗传抑制VgatRMTg-SNc通路,在FST实验中,和eYFP-no-CRS组相比,NPHR3.0no-CRS小鼠在FST中不动时间显著降低;和正常小鼠相比,CRS抑郁模型小鼠在FST中的不动时间显著增加;和eYFPCRS组相比,NPHR3.0逆转了CRS小鼠FST中不动时间的增加;在爬杆实验中,所有小鼠下降的潜伏期没有统计学差异;在RPP和CPP实验中,和eYFPno-CRS组相比,NPHR3.0no-CRS小鼠在RPP中刺激侧的停留时间明显增加,在CPP中刺激侧post/pre比值增加。
(3)在c-Fos免疫组织化学实验中,光遗传激活VgatRMTg-SNc通路,和eYFPno-CRS组相比,ChR2no-CRS小鼠SNcc-Fos阳性细胞数量显著减少;和正常小鼠相比,CRS模型小鼠SNcc-Fos阳性细胞数量显著降低;光遗传抑制VgatRMTg-SNc通路后,和eYFPCRS组相比,NPHR3.0CRS小鼠逆转了SNcc-Fos阳性细胞数目的降低。
(4)细胞外记录显示,光遗传激活VgatRMTg-SNc通路后小鼠SNc鉴定的90%DA神经元被抑制。
(5)光遗传激活Vglut2LHb-RMTg通路,在FST、SPT和爬杆实验中,和eYFPno-CRS组相比,ChR2no-CRS小鼠在FST中的不动时间显著增加,在SPT中对蔗糖消耗的百分比和液体总消耗没有变化,在爬杆实验中下降的潜伏期没有变化;在RPP和CPA实验中,ChR2no-CRS小鼠在RPP中刺激侧的停留时间明显减少,在CPA中刺激侧post/pre比值更低。
结论:
(1)RMTg的GABA能神经元通过抑制中脑SNcDA神经元参与厌恶反应和行为绝望。
(2)抑制RMTg对SNc的GABA能投射,能够改善抑郁模型鼠的行为绝望。
(3)RMTg接受LHb的谷氨酸能投射参与厌恶反应和行为绝望,可能介导了LHb谷氨酸神经元对SNc在负性行为中的调控作用。
方法:
(1)观察光遗传特异性激活VgatRMTg-SNc通路对小鼠厌恶/奖赏和抑郁行为的影响:使用Vgat-ires-cre转基因小鼠分别在RMTg微量注射表达ChR2兴奋性光敏通道蛋白以及对照荧光蛋白eYFP的腺病毒,同时在SNc上方埋植光纤。使用473nm蓝光激活VgatRMTg-SNc通路,检测小鼠厌恶和抑郁相关行为,包括实时位置偏爱(real-time placepreference test,RPP)、条件性位置偏爱/厌恶实验(conditioned place preference/ aversion test,CPP/CPA)、强迫游泳实验(forced swim test,FST)和糖水偏爱实验(sucrose-preference test,SPT)。
(2)观察光遗传特异性抑制VgatRMTg-SNc通路对小鼠厌恶/奖赏和抑郁行为的影响:使用Vgat-ires-cre转基因小鼠分别在RMTg微量注射表达NPHR3.0抑制性光敏通道蛋白以及对照荧光蛋白eYFP的腺病毒,同时在SNc上方埋植光纤。使用589nm黄光抑制VgatRMTg-SNc通路,检测小鼠RPP和CPP行为。同时结合慢性束缚应激(chronic restraint stress,CRS)抑郁模型,光遗传抑制VgatRMTg-SNc通路检测小鼠在FST行为中的表现。
(3)观察光遗传激活VgatRMTg-SNc通路和CRS模型下抑制该通路小鼠SNc的活动变化:使用免疫组织化学染色检测SNc中c-Fos阳性细胞的数目。
(4)观察自由活动的小鼠在光遗传激活VgatRMTg-SNc通路后SNcDA神经元放电频率的改变。使用多通道电生理记录并结合光遗传特异性激活VgatRMTg-SNc通路,记录SNc神经元的放电活动,根据DA神经元的电生理特征进行神经元的鉴定。
(5)观察光遗传激活Vglut2LHb-RMTg通路对小鼠厌恶/奖赏和抑郁行为的影响:使用Vglut2-ires-cre转基因小鼠分别在LHb微量注射表达ChR2光敏通道蛋白以及对照荧光蛋白eYFP的腺病毒,同时在RMTg上方埋植光纤,激活Vglut2LHb-RMTg通路,检测小鼠RPP、CPP、FST、SPT等行为的变化。
结果:
(1)光遗传激活VgatRMTg-SNc通路,在FST、SPT和爬杆实验中,和eYFPno-CRS组相比,ChR2no-CRS小鼠在FST中的不动时间显著增加,在SPT中对蔗糖消耗的百分比和液体总消耗没有变化,在爬杆实验中下降的潜伏期没有变化;在RPP和CPA实验中,ChR2no-CRS小鼠在RPP中刺激侧的停留时间明显减少,在CPA中post/pre(第三天测试在刺激侧停留时间/第一天测试在刺激侧停留时间)比值更低。
(2)光遗传抑制VgatRMTg-SNc通路,在FST实验中,和eYFP-no-CRS组相比,NPHR3.0no-CRS小鼠在FST中不动时间显著降低;和正常小鼠相比,CRS抑郁模型小鼠在FST中的不动时间显著增加;和eYFPCRS组相比,NPHR3.0逆转了CRS小鼠FST中不动时间的增加;在爬杆实验中,所有小鼠下降的潜伏期没有统计学差异;在RPP和CPP实验中,和eYFPno-CRS组相比,NPHR3.0no-CRS小鼠在RPP中刺激侧的停留时间明显增加,在CPP中刺激侧post/pre比值增加。
(3)在c-Fos免疫组织化学实验中,光遗传激活VgatRMTg-SNc通路,和eYFPno-CRS组相比,ChR2no-CRS小鼠SNcc-Fos阳性细胞数量显著减少;和正常小鼠相比,CRS模型小鼠SNcc-Fos阳性细胞数量显著降低;光遗传抑制VgatRMTg-SNc通路后,和eYFPCRS组相比,NPHR3.0CRS小鼠逆转了SNcc-Fos阳性细胞数目的降低。
(4)细胞外记录显示,光遗传激活VgatRMTg-SNc通路后小鼠SNc鉴定的90%DA神经元被抑制。
(5)光遗传激活Vglut2LHb-RMTg通路,在FST、SPT和爬杆实验中,和eYFPno-CRS组相比,ChR2no-CRS小鼠在FST中的不动时间显著增加,在SPT中对蔗糖消耗的百分比和液体总消耗没有变化,在爬杆实验中下降的潜伏期没有变化;在RPP和CPA实验中,ChR2no-CRS小鼠在RPP中刺激侧的停留时间明显减少,在CPA中刺激侧post/pre比值更低。
结论:
(1)RMTg的GABA能神经元通过抑制中脑SNcDA神经元参与厌恶反应和行为绝望。
(2)抑制RMTg对SNc的GABA能投射,能够改善抑郁模型鼠的行为绝望。
(3)RMTg接受LHb的谷氨酸能投射参与厌恶反应和行为绝望,可能介导了LHb谷氨酸神经元对SNc在负性行为中的调控作用。