BNST中CRF神经元的化学遗传学调控补偿5-HT2C受体突变小鼠恐惧消退学习的表型行为差异

《Translational Psychiatry》：Chemogenetic modulation of CRF neurons in the BNST compensates for phenotypic behavioral differences in fear extinction learning of 5-HT2C receptor mutant mice

为阐明5-HT2C受体缺失促进恐惧消退的神经机制，本研究通过化学遗传学技术调控终纹床核（BNST）中CRF神经元活性。研究发现，激活BNSTCRF神经元可加速野生型小鼠的恐惧消退，而抑制该神经元则逆转5-HT2C敲除（2CKO）小鼠的消退增强表型，表明BNSTCRF神经元是介导5-HT2C调控恐惧消退的关键靶点，为创伤后应激障碍（PTSD）的治疗提供了新思路。

　　

在精神疾病治疗中，选择性5-羟色胺再摄取抑制剂（SSRIs）虽被广泛使用，但其初期反而可能加剧焦虑。这种矛盾效应与5-羟色胺2C受体（5-HT_2CR）密切相关，尤其是在大脑的终纹床核（BNST）区域。BNST作为扩展杏仁核的关键组成部分，在调控持续性恐惧和焦虑中扮演重要角色，但其在恐惧消退学习（恐惧记忆消除的关键过程）中的作用尚不明确。先前研究发现，全身性敲除5-HT_2CR的突变小鼠（2CKO）表现出增强的恐惧消退能力，这为理解焦虑相关疾病（如创伤后应激障碍，PTSD）的机制提供了线索。然而，介导这一表型的具体神经环路仍待揭示。

为回答这一问题，研究人员在《Translational Psychiatry》上发表的最新研究中，聚焦于BNST内一类表达促肾上腺皮质激素释放因子（CRF）的神经元。他们假设，2CKO小鼠的恐惧消退增强表型可能与BNST^CRF神经元活性的改变有关。研究团队巧妙运用化学遗传学技术，通过在CRF-ires-Cre/5-HT_2CR敲除小鼠及野生型（WT）小鼠的BNST前背侧区（BNSTad）特异性表达激活型（hM3Dq）或抑制型（hM4Di）DREADD（设计师受体 exclusively activated by designer drugs），从而精准操控BNST^CRF神经元的活性。

主要技术方法

研究采用听觉恐惧条件化与消退范式评估小鼠行为。通过立体定位注射AAV病毒在BNSTad区实现DREADD的Cre依赖性表达。利用腹腔注射CNO（clozapine-N-oxide）在行为测试前激活或抑制目标神经元。通过c-Fos免疫组化验证DREADD操作的有效性，并采用视频追踪系统（EthoVision XT）量化冻结行为等参数。

研究结果

化学遗传学抑制BNST^CRF神经元损害2CKO小鼠的恐惧消退

实验首先在2CKO小鼠中抑制BNST^CRF神经元。结果显示，在恐惧消退阶段，给予CNO抑制BNST^CRF神经元的2CKO小鼠，其条件刺激（CS）诱发的冻结行为显著增加，恐惧消退过程受损，其表现变得与野生型对照小鼠无异。这表明，BNST^CRF神经元的活性对于2CKO小鼠表现出的恐惧消退增强表型至关重要。

化学遗传学激活BNST^CRF神经元加速野生型小鼠的恐惧消退

反过来，在野生型小鼠中激活BNST^CRF神经元，则能模拟2CKO小鼠的表型。CNO激活BNST^CRF神经元后，野生型小鼠在恐惧消退过程中的冻结水平显著更快下降，其消退曲线与 saline处理的2CKO小鼠相似。这说明，增强BNST^CRF神经元的活性足以促进恐惧消退。

讨论与结论

本研究通过双向化学遗传学调制，首次证实BNST^CRF神经元是5-HT_2CR调控恐惧消退的关键细胞靶点。在2CKO小鼠中，由于缺乏5-HT_2CR，其对BNST^CRF神经元的抑制作用被解除，导致部分具有焦虑缓解作用的CRF神经元（如投射至腹侧被盖区VTA或下丘脑外侧区LH的GABA能神经元）活性增强，从而促进恐惧消退。化学遗传学激活野生型小鼠的BNST^CRF神经元可模拟此效应，而抑制2CKO小鼠的BNST^CRF神经元则逆转该表型。

此外，研究还发现野生型小鼠在安全环境中表现出更高的基线冻结（恐惧泛化），而2CKO小鼠或CNO激活BNST^CRF神经元的野生型小鼠则恐惧泛化减弱，提示5-HT_2CR也参与调控对模糊威胁的持续恐惧反应。

该研究不仅揭示了5-HT通过BNST^CRF神经元微环路调控恐惧消退的精细机制，还为理解SSRIs长期治疗后通过5-HT_2CR脱敏产生焦虑缓解作用的机制提供了新视角。靶向BNST内的特定5-HT受体亚型或CRF神经元活性，可能为PTSD等焦虑相关障碍的治疗开辟新的策略。2CKO小鼠可作为研究相关神经机制的重要临床前模型。