急慢性氟西汀对中脑多巴胺能神经元亚群c-Fos表达的差异化调控及其机制研究

本研究针对SSRI类抗抑郁药氟西汀（FLX）作用机制中多巴胺能系统的参与尚不明确的问题，通过c-Fos/TH双标免疫组化技术，分析急慢性FLX处理对中脑23个多巴胺能亚区神经元激活的差异。结果发现急性FLX特异性增加中脑吻尾侧束间核（IF）多巴胺能神经元激活，而慢性FLX降低吻侧线形核（RLi）的激活，提示VTA midline亚区在FLX效应中具有高度选择性，为揭示抗抑郁药的多巴胺机制提供了新视角。

　　

选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRI）氟西汀（fluoxetine, FLX）是目前全球最常用的抗抑郁药物之一，但其完整的神经机制仍未被完全阐明。尽管其主要通过抑制5-HT再摄取提升突触间隙5-HT浓度，越来越多的证据表明多巴胺（dopamine, DA）系统也参与其急性效应、慢性疗效乃至副作用的发生。中脑多巴胺能神经元根据解剖和功能特征可分为A8、A9和A10三大群，分别对应黑质致密部（substantia nigra compact part, SNc）、腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）和红核后区（retrorubral field, RRF）。这些神经元进一步被划分为若干功能各异的亚区，例如VTA中包含吻侧线形核（rostral linear nucleus, RLi）、尾侧线形核（caudal linear nucleus, CLi）和束间核（interfascicular nucleus, IF）等。它们分别投射到不同的脑区，参与运动控制、奖赏、认知和情感调节等多种功能。然而，氟西汀对这些高度异质性的多巴胺能亚区神经元活动是否有差异性的影响，仍缺乏系统性的研究。

为解决这一问题，来自澳大利亚拉筹伯大学（La Trobe University）的研究团队利用雌性幼年BALB/c小鼠（该品系因其低社交和高焦虑样行为，以及对5-HT系统药物敏感而被选用），设计了一套结合急性和慢性氟西汀给药、社会新奇应激范式以及细胞激活标记的实验方案。研究人员通过双重免疫组织化学技术，同时检测酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH，多巴胺合成的限速酶）和即早基因产物c-Fos（神经元激活的标志物），系统分析了23个中脑和脑桥多巴胺能亚区在急性和慢性氟西汀处理后的激活变化。

本研究主要采用了以下关键技术方法：

1. 1.

   动物模型与给药方案：使用雌性幼年BALB/c小鼠，分为对照组（腹腔注射生理盐水）、急性氟西汀组（腹腔注射18 mg/kg FLX）和慢性氟西汀组（饮用水中给予18 mg/kg/天 FLX，持续12天）。

2. 2.

   行为应激范式：所有小鼠在给药后经历三室社交趋近测试，利用新奇环境和社交刺激诱导轻度应激，以激活多巴胺能神经元。

3. 3.

   组织处理与免疫组化：灌取固定脑组织后进行冠状切片，采用亲和素-生物素过氧化物酶复合物法进行c-Fos和TH的双重染色，以区分激活的多巴胺能神经元（c-Fos⁺/TH⁺）、未激活的多巴胺能神经元（c-Fos^-/TH⁺）以及激活的非多巴胺能神经元（c-Fos⁺/TH^-）。

4. 4.

   细胞计数与统计分析：在四个不同吻尾水平（-3.08 mm, -3.52 mm, -4.24 mm, -4.72 mm 前囟）的23个亚区内手动计数细胞，采用重复测量方差分析（ANOVA）和Dunnett’s事后检验进行统计学比较。

c-Fos⁺/TH⁺神经元

研究结果显示，急性和慢性氟西汀处理对中脑多巴胺能神经元的激活具有高度区域选择性。绝大多数被分析的亚区（如黑质各分区、背侧中缝核等）在三种处理条件下均未表现出显著差异。然而，有两个关键的VTA midline核团出现了特异性改变：在急性氟西汀处理后，中脑吻尾侧束间核（interfascicular nucleus, IF）内激活的多巴胺能神经元数量显著高于对照组；而在慢性氟西汀处理后，吻侧线形核（rostral linear nucleus, RLi）的激活多巴胺能神经元数量则显著降低。

c-Fos⁺/TH^-细胞

除多巴胺能神经元外，研究还发现急性氟西汀处理降低了某些区域内非多巴胺能细胞的激活，包括黑质网状部吻侧区（rostral substantia nigra reticular part, SNr）、吻侧束间核（rostral IF）以及中缝背核腹侧区（dorsal raphe nucleus, ventral part, DRV）。这些区域主要富含GABA能或5-HT能神经元，提示氟西汀可能通过直接或间接机制影响局部微环路中的抑制性神经元活动。

c-Fos^-/TH⁺神经元

各组之间在多巴胺能神经元的总数量（即无论激活与否）上无显著差异，表明氟西汀处理并未导致多巴胺能神经元的丢失或增殖，其效应主要体现在神经元的功能状态上。

讨论与意义

本研究通过高分辨率的空间定位分析，揭示了氟西汀对中脑多巴胺系统的作用具有高度的亚区特异性。急性氟西汀对IF核的激活效应可能与该区域高表达的5-HT_2C受体有关，这些受体位于GABA能神经元上，氟西汀引起的5-HT升高可能通过抑制GABA能神经元间接解除对IF内多巴胺能神经元的抑制，从而增加其激活。IF核投射至内侧缰核和伏隔核内侧壳区，这些脑区参与焦虑、恐惧和奖赏 processing，这一发现为理解氟西汀早期可能引起的焦虑、激越等副作用提供了神经基础。

慢性氟西汀对RLi核的抑制效应则可能与抗抑郁药起效的延迟性有关。RLi核投射至腹侧苍白球、下丘脑等区域，参与奖赏和动机行为。长期氟西汀处理可能导致该核团的脱敏或适应性改变，这可能与其抗焦虑和抗抑郁效应的产生有关。此外，慢性氟西汀可能通过脑源性神经营养因子（BDNF）信号通路调控多巴胺神经元的活动，已有研究表明氟西汀可直接结合TrkB受体并促进BDNF信号，而BDNF信号在多巴胺神经元的可塑性和功能调节中起关键作用。

这些发现不仅深化了对SSRI类药物机制的理解，而且提示中脑多巴胺能神经元的特定亚区可能是改善抗抑郁治疗策略的新靶点。例如，针对IF或RLi核团的特异性调控，或许能够加速抗抑郁疗效的出现或减轻早期副作用。此外，本研究建立的方法框架也可用于研究其他精神药物对多巴胺系统的影响。

该研究发表于《Neuroscience》，其细致的地貌学分析方法和严谨的实验设计为今后研究抗抑郁药的多巴胺机制提供了重要范例。未来研究可结合电生理记录、药理学操控和基因编辑技术，进一步揭示这些亚区在氟西汀行为效应中的因果作用，并为开发更具选择性的抗抑郁疗法奠定基础。