齿状回钙结合蛋白Calbindin-D28K通过调控神经发生和情绪社交行为介导抗抑郁作用的功能机制

本研究针对抗抑郁治疗中钙结合蛋白Calbindin-D28K（Calb1）表达下调的机制矛盾，通过AAV介导的齿状回特异性敲低模型，发现Calb1通过维持FosB表达、促进神经干细胞增殖和神经元成熟来支持神经发生，其缺失导致焦虑样行为增强和社交缺陷。该研究揭示了Calb1在情绪调控中的双重作用，为抗抑郁药物的靶点开发提供新思路。

　　

在探索抑郁症治疗机制的漫长征程中，海马齿状回（Dentate Gyrus, DG）始终是科学家们关注的焦点。这个大脑区域不仅负责记忆编码，更是情绪调控的"战略要地"。有趣的是，当人们长期服用抗抑郁药物时，齿状回中一种名为钙结合蛋白Calbindin-D28K（Calb1）的分子会神秘地减少表达。这一现象引发了科学界的困惑：Calb1作为维持神经元钙平衡和兴奋性的关键蛋白，其下调究竟是对抗抑郁的"功臣"，还是机体抵抗药物作用的"帮凶"？

东京大学理科大学院（Tokyo University of Science）的研究团队决心揭开这个谜团。他们发现，当通过腺相关病毒（AAV）在成年小鼠齿状回特异性敲低Calb1后，一系列连锁反应随之而来：标志神经元活性的FosB蛋白水平下降，神经干细胞增殖受阻，新生神经元成熟延迟。更令人惊讶的是，这些小鼠表现出明显的社交回避和在开放环境中焦虑加剧的行为特征。这项发表在《Pharmacology Biochemistry and Behavior》的研究，首次系统阐释了Calb1通过双重调控神经发生和基础神经活动来维持情绪稳态的分子机制。

研究人员运用了四项关键技术：AAVrh10介导的齿状回靶向基因敲低、BrdU标记的神经发生动态追踪、FosB等即刻早期基因（IEGs）的qPCR检测体系，以及开放旷场（OFT）、高架十字迷宫（EPM）和社交测试等标准化行为学范式。实验采用7-8周龄C57BL/6N雄性小鼠，通过立体定位注射将携带Calb1特异性人工miRNA的病毒载体精准递送至腹侧齿状回。

3.1 Calb1敲低模型的建立

研究团队设计的AAVrh10载体可同时表达绿色荧光蛋白EmGFP和Calb1靶向miRNA。病毒注射7周后，qPCR证实Calb1 mRNA水平显著降低，免疫荧光显示颗粒细胞层（GCL）中Calb1蛋白表达减少，而病毒转染范围覆盖齿状回分子层至CA3区投射纤维。

3.2 基础神经活动受损

在未施加外界刺激的条件下，Calb1敲低小鼠齿状回的FosB⁺细胞数量锐减。虽然单个IEGs（如Egr1、Bdnf）的下降未达统计学显著性，但六种IEGs作为基因集的整体变化提示：Calb1是维持齿状回基础神经活动的重要调节者。

3.3 神经发生动态异常

BrdU脉冲实验显示，Calb1敲低使亚颗粒区（SGZ）的增殖细胞减少40%。双皮质素（DCX）标记的未成熟神经元不仅总数下降，具有复杂树突形态的成熟态神经元比例也显著降低。值得注意的是，两周龄新生神经元中DCX⁺比例反常升高，暗示神经元分化进程受阻。

3.4 情绪行为表型

行为学测试呈现矛盾现象：在开放旷场中，小鼠中央区探索时间无变化；但在高架十字迷宫测试中，开放臂停留时间缩短50%，社交互动时长减少35%。这种"环境依赖性焦虑"特征与人类抑郁症患者的情绪敏感度变化高度吻合。

讨论与意义

该研究破解了抗抑郁治疗中Calb1表达下调的"悖论"：药物诱导的Calb1减少可能是长期适应的结果而非治疗机制本身。实际上，Calb1通过三种途径维护情绪稳态——（1）缓冲钙离子波动维持颗粒细胞基础兴奋性；（2）通过旁分泌信号支持神经干细胞增殖；（3）促进新生神经元的功能整合。这种"三位一体"的调控机制解释了为何Calb1敲除会同时导致神经发生障碍和情绪行为异常。

从转化医学视角看，该研究为开发新型抗抑郁策略提供了重要启示：针对不同治疗阶段动态调控Calb1活性可能比单纯抑制其表达更有效。未来研究需明确抗抑郁药物如何通过其他分子途径"补偿"Calb1下调带来的神经可塑性损失。这项成果不仅深化了对海马情绪调控回路的认识，更为理解抗抑郁药物的时程效应开辟了新思路。