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TRPM2 基因敲除小鼠恐惧记忆消退加速,或为焦虑症治疗带来新希望
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年02月28日 来源:Molecular Brain 3.3
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为探究 TRPM2 在恐惧记忆消退中的作用,韩国汉阳大学研究人员利用小鼠模型及药物阻断开展研究,发现 Trpm2 缺陷促进恐惧记忆消退,或为创伤后应激障碍等焦虑症治疗提供新靶点。
在神经科学的奇妙世界里,恐惧记忆就像一把双刃剑。适度的恐惧能帮助动物在危险环境中迅速做出反应,保护自身安全;但过度或异常的恐惧记忆,却会给人们带来诸多困扰,比如创伤后应激障碍(PTSD)等焦虑症。当经历过创伤性事件后,患者常常会反复回忆起痛苦的场景,那些恐惧记忆如同顽固的 “幽灵”,挥之不去,严重影响他们的生活质量。
科学家们一直致力于探索恐惧记忆的形成、巩固和消退机制,希望能找到干预的方法,帮助患者摆脱痛苦。其中,瞬时受体电位 M 型 2(Transient receptor potential melastatin type 2,TRPM2)作为一种在中枢神经系统中广泛表达的非选择性阳离子通道,引起了研究者们的浓厚兴趣。此前研究发现,TRPM2 参与了突触可塑性过程,与多种神经精神和神经退行性疾病中的钙调节异常有关,在海马体中也对突触可塑性起着重要作用。然而,尽管 TRPM2 在大脑中的功能逐渐被揭示,它在海马体齿状回(DG)区域对恐惧表达和消退的调控作用却依然扑朔迷离。
为了揭开这个谜团,韩国汉阳大学(Hanyang University)的研究人员展开了深入研究。他们以 Trpm2 基因敲除(Trpm2-/-)小鼠为研究对象,并运用药理学阻断的方法,试图全面解析 TRPM2 在恐惧记忆消退中的作用机制。经过一系列严谨的实验,研究人员取得了重要成果,这一成果或许为 PTSD 等焦虑症的治疗开辟新的方向。该研究成果发表于Molecular Brain期刊。
在这项研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先是行为学评估,通过情境恐惧条件反射(Contextual fear conditioning,CFC)和恐惧消退实验,观察小鼠在不同条件下的恐惧反应,具体记录小鼠在特定环境中的僵立时间来衡量恐惧程度;还进行了旷场实验(Open field test,OFT)、高架十字迷宫(Elevated plus maze,EPM)测试和新物体识别(Novel object recognition,NOR)测试,分别评估小鼠的自发运动活性、焦虑水平和记忆能力。其次,采用立体定位手术,向野生型(WT)小鼠的 DG 区域注射药物,以实现对 TRPM2 功能的干预。最后,利用定量实时 PCR 技术,检测小鼠海马体中相关基因的表达水平变化。
研究结果主要体现在以下几个方面:
Trpm2-/-小鼠恐惧消退加速:在 CFC 训练中,Trpm2-/-小鼠的恐惧记忆获得阶段表现出明显减少的僵立时间,这意味着它们对恐惧记忆的获取能力有所下降。但在训练 24 小时后的长期记忆测试中,Trpm2-/-小鼠与 WT 小鼠的僵立水平并无显著差异,表明其长期恐惧记忆能力正常。在随后 7 天的恐惧消退训练里,Trpm2-/-小鼠的僵立时间从训练初期就显著低于 WT 小鼠,且在训练结束 24 小时和 21 天后的测试中,其僵立时间依然保持较低水平,这充分说明 Trpm2 基因缺陷能够促进情境恐惧记忆的消退。同时,NOR 测试结果显示 Trpm2-/-小鼠在记忆形成、巩固和保留方面并无缺陷,OFT 和 EPM 测试表明其自发运动活性和焦虑行为也未发生改变,这进一步证实了上述恐惧消退加速的现象与记忆过程密切相关,而非其他因素导致。
Trpm2-/-小鼠中 IEGs 表达下调:研究人员发现,在恐惧条件反射训练后,WT 小鼠海马体中的 Npas4 和 c-Fos 基因表达显著增加,而 Trpm2-/-小鼠中这一变化并不明显,二者在这些基因的表达上存在显著差异;在恐惧消退训练后,WT 小鼠的 Npas4、c-Fos 和 Egr1 基因表达升高,Trpm2-/-小鼠却没有这种变化,且 Trpm2-/-小鼠中这些基因以及 Arc 的表达均低于 WT 小鼠,这表明 Trpm2 基因缺陷会减弱恐惧消退过程中即刻早期基因(IEGs)的诱导。
TRPM2 抑制剂 FFA 促进 WT 小鼠恐惧消退:为进一步验证 TRPM2 在恐惧消退中的作用,研究人员给 WT 小鼠 DG 区域注射 TRPM2 抑制剂氟芬那酸(Flufenamic acid,FFA)。结果显示,FFA 在不影响恐惧记忆获取、检索和保留的情况下,能够加速小鼠在恐惧消退训练中的恐惧消退进程。训练结束 24 小时后的测试中,FFA 处理组小鼠与对照组小鼠的僵立水平相似,但 FFA 处理组小鼠在 DG 区域的 Npas4、c-Fos、Egr1 和 Arc 基因表达更低。这表明 FFA 与 Trpm2 基因敲除具有相似的效果,都能促进恐惧消退并下调 IEGs 表达,从而进一步证实 TRPM2 活性对情境恐惧记忆消退起到抑制作用。
综合研究结果和讨论,这项研究首次明确了 TRPM2 在抑制情境恐惧记忆消退中扮演着重要角色。Trpm2 基因缺陷小鼠恐惧消退加速的现象,并非由发育补偿或适应导致,因为对 WT 小鼠使用 FFA 也能得到类似结果。虽然目前还不清楚 TRPM2 与 IEGs 在细胞层面如何相互作用来促进恐惧记忆消退,但研究结果提示,TRPM2 可能通过调节海马神经元的内在兴奋性,影响恐惧消退行为背后的细胞机制。
值得注意的是,此前研究认为 Trpm2 基因缺陷会损害海马体相关的记忆功能,但本研究中采用的情境恐惧条件反射实验表明,Trpm2 基因缺陷对海马体依赖的记忆,如 NOR 测试中的记忆、恐惧记忆的检索以及长期情境恐惧记忆等,并未产生明显影响。这种差异可能源于实验中恐惧条件反射程序的不同。
此外,FFA 处理 WT 小鼠和 Trpm2 基因敲除小鼠在恐惧消退效果上存在差异,FFA 的作用是短暂的,而基因敲除的效果更为持久。这可能是由于基因敲除和药物阻断在作用机制上的不同,FFA 作为一种拮抗剂,其对离子电流的影响具有可逆性,并且它还可能对其他离子通道产生作用。
总的来说,该研究为恐惧记忆的分子机制提供了宝贵的见解,揭示了 TRPM2 与 IEGs 的相互作用可能成为治疗焦虑和创伤相关疾病(如 PTSD)的潜在靶点。未来研究可以进一步深入探索 TRPM2 与 IEGs 在神经回路中的相互作用,明确 TRPM2 抑制的长期效果,为开发针对创伤和应激相关疾病的临床治疗方法提供更坚实的理论基础。
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