性别依赖性交叉韧性：BDNF-ERK信号与去甲肾上腺素在慢性社会挫败应激和习得性无助中的作用

《Neurobiology of Stress》：Sex-Dependent Cross-Resilience to Social Defeat and Learned Helplessness: The Role of BDNF-ERK Signaling and Norepinephrine

　　

重度抑郁障碍（major depressive disorder, MDD）和创伤后应激障碍（post-traumatic stress disorder, PTSD）是两种最常见且致残性最高的精神疾病，二者均与应激暴露密切相关。尽管诊断标准不同，但MDD与PTSD具有相当高的共病率、重叠的行为症状以及共同的神经生物学通路。然而，并非所有暴露于慢性应激或创伤性应激的个体都会发生这些疾病，这凸显了韧性（resilience）的重要性，即个体在应激下维持心理和生理稳定的能力。应激适应中一个新出现但尚未被充分理解的方面是交叉韧性（cross-resilience），其定义为对一种应激形式的韧性或易感性在多大程度上泛化到随后跨情境的应激源。虽然动物模型已有效捕捉应激反应的个体差异，但少有研究探讨韧性是否可跨不同应激模态泛化，或是否因性别而异。研究人员使用两个经过验证的啮齿动物模型检验交叉韧性：慢性社会挫败应激（chronic social defeat stress, CSDS）和习得性无助（learned helplessness, LH）。这些范式模拟了应激易感性的互补方面。研究人员评估了先前CSDS经历如何影响随后对LH的反应。研究人员还使用野生型小鼠和去甲肾上腺素（norepinephrine, NE）缺乏的VMAT2^loxDBH^cre KO小鼠评估了去甲肾上腺素能系统的作用。行为表型分析与涉及情绪、动机和恐惧加工的关键脑区分子分析相结合，包括腹侧被盖区（ventral tegmental area, VTA）、伏隔核（nucleus accumbens, NAc）和杏仁核（amygdala, AMY）。研究人员重点关注BDNF和ERK/MAPK信号通路，已知二者介导神经可塑性和应激韧性。研究人员的发现揭示了性别特异性的交叉韧性模式，即先前的CSDS韧性可预测雄性而非雌性的LH韧性。分子结果表明不同脑区和性别之间存在不同的适应性变化，强调了韧性的生物学复杂性。这些见解可能为预防和治疗应激相关障碍的个性化策略提供信息。

研究背景方面，MDD与PTSD均以应激暴露为主要风险因素，且存在显著共病、重叠行为症状以及分子、细胞和环路层面的共同异常。全球范围内，MDD影响5–20%的人群，PTSD约影响4–5%。但并非所有暴露于高度应激或创伤事件的个体都会发展为精神病理，这种差异通常归于个体韧性，即成功适应逆境并减轻其负面后果的能力。韧性并非单纯缺乏病理，而是涉及主动的分子、激素、细胞和行为机制，以在应激后维持或恢复稳态。PTSD患者中约一半也患有MDD，反之MDD个体在创伤事件后发生PTSD的风险更高，且共病与更差的治疗结局和更高自杀行为风险相关。因此，理解MDD与PTSD共享的易感性和韧性机制十分关键。交叉韧性仍不清楚，即对一种应激的韧性是否可保护个体抵抗另一种应激。既往应激接种、应激敏化或“首次打击/二次打击”框架认为，初始应激可重校准应激反应系统，根据应激强度、可控性、时机和个体特征导致易感性增加或韧性增强。临床前研究显示，可控或中等强度应激可促进后续应激挑战的适应性应对，甚至跨不同应激模态。Ayash et al. 的研究显示应激接种可跨社会应激和物理应激范式泛化。然而，在既定行为模型中定义的韧性或易感性如何在个体层面跨应激范式泛化、是否因性别而异、与何种神经调节和分子机制相关，仍未解决。动物研究多关注慢性或创伤相关应激后的韧性，较少研究同一批个体中韧性和易感性如何跨连续应激源泛化，更少考虑性别差异。该研究通过两个经过验证且具有转化相关性的动物模型——CSDS和LH——研究交叉韧性。CSDS被概念化为慢性心理社会应激源，LH足底电击用于模拟急性不可控应激。去甲肾上腺素能系统在协调应激反应和促进韧性中具有关键作用，NE信号参与人类和动物模型的适应性应激反应，并通过上调脑源性神经营养因子（brain-derived neurotrophic factor, BDNF）和激活丝裂原活化蛋白激酶（mitogen-activated protein kinase, MAPK/ERK）通路调节神经元可塑性。ERK和BDNF信号失调与MDD和PTSD病理生理相关。CSDS和LH模型均提示，应激韧性和易感性与BDNF及其前体proBDNF信号在脑区和转录本特异性的改变有关。然而，这些分子适应是否依赖NE信号以及是否存在性别差异仍不清楚。为此，研究人员比较雄性和雌性小鼠以及野生型和NE缺乏小鼠，检测参与应激调节、动机和情绪加工的关键中脑边缘区域，包括VTA、NAc和AMY。通过阐明交叉韧性的性别和NE依赖机制，该研究试图揭示介导应激适应并促成MDD和PTSD发生或预防的生物学过程。

关键技术方法如下：研究人员采用C57BL/6雄雌8–11周龄小鼠和CD-1退役种雄3月龄，C57BL/6与CD-1来源Charles River；floxed VMAT2小鼠由Mouse Clinical Institute（Institut Clinique de la Souris, MCI/ICS, Illkirch, France）生成并在动物设施繁育；DBH^cre小鼠由Mutant Mouse Regional Resource Centers（MMRRC）提供。行为实验包括10天CSDS，雄性直接暴露于CD-1，雌性先涂CD-1雄尿后暴露；社会互动（SI）测试分类CSDSRES/CSDSSUSC；随后LH不可控足底电击，K-means聚类分类LHRES/LHSUSC；并做SI、OF、EPM、SPT、体重和z-score累积应激敏感性指数；取VTA、NAc、AMY，Western blot检测BDNF、total ERK1/2、pERK；采用ANOVA、Kruskal-Wallis、Fisher、Pearson等统计。

研究结果：
1. 慢性社会挫败应激在雄性和雌性中诱导回避行为。研究人员对雄性38只和雌性23只小鼠进行10天CSDS，并设置未挫败对照。雄性中42%被分类为韧性（CSDSRES），58%为易感（CSDSSUSC）；雌性中52.2%为CSDSRES，47.8%为CSDSSUSC。CSDSSUSC雄性和雌性均表现出社会回避，在CD-1小鼠存在时于社会互动区停留时间显著减少，SI比率降低。累积行为指数分析显示，CSDSSUSC雄性和雌性的累积指数高于CSDSCTR和CSDSRES。蔗糖摄入在组间无显著差异。受到攻击次数与后续RES/SUSC分类及SI表现均无关联。该结果说明CSDS诱导MDD常见内表型尤其社会回避，CSDSSUSC动物总体对应激更敏感。

2. 对CSDS的韧性预测雄性而非雌性的LH韧性。由于CSDS诱导的表型可维持数周，而LH表型随时间衰减，研究人员采用先CSDS后LH的顺序。无电击对照动物均能完成逃避反应。雄性中，LH测试第1天CSDSRES的逃避潜伏期显著低于CSDSSUSC，CSDSSUSC又高于CSDSCTR；第20天和第30天，CSDSRES逃避潜伏期显著低于CSDSSUSC。LH韧性比例方面，雄性第1天CSDSRES→LHRES为43.8%，CSDSSUSC→LHRES仅13.6%；第10天分别增至75%和45.6%；第20天CSDSRES达81.3%，第30天达87.5%，均显著高于CSDSSUSC。CSDSRES与CSDSCTR的LHRES比例无显著差异。雌性中，CSDSRES逃避足底电击所用时间短于CSDSSUSC，但各测试日均无显著差异，LHRES比例在CSDSCTR、CSDSSUSC和CSDSRES间也无显著差异。第二次SI测试中，雄性100%初始CSDSRES被重新分类为CSDSSUSC，60%初始CSDSSUSC被重新分类为CSDSRES；雌性66.7%初始CSDSRES被重新分类为CSDSSUSC，27.3%初始CSDSSUSC被重新分类为CSDSRES。雄性受挫组SI1与SI2呈负相关，而雄性对照、雌性受挫组和雌性对照均无显著相关。该结果说明雄性存在CSDS与LH之间的交叉韧性，雌性则不明显；LH暴露改变先前CSDS表型，且存在性别差异。

3. 在两项测试中韧性或易感小鼠显示性别和脑区特异的ERK通路蛋白表达差异。研究人员检测CSDSRES→LHRES（RES）和CSDSSUSC→LHSUSC（SUSC）小鼠VTA、AMY和NAc中BDNF、total ERK1/2和pERK水平。雄性中，SUSC组NAc和AMY的BDNF水平显著低于RES组；VTA中探索性分析提示RES雄性pERK水平高于SUSC。雌性中，NAc未见显著差异；AMY中total ERK1/2水平显著降低；VTA中BDNF和ERK呈相反方向，RES雌性较SUSC雌性BDNF更高、ERK更低，但由于独立混合样本数量有限，这些观察以描述性方式呈现。该结果说明BDNF-ERK信号通路在关键脑区中存在性别特异性差异。

4. 与WT小鼠相比，NEKO雌性在习得性无助暴露后更有效保留CSDS韧性表型。研究人员使用条件性VMAT2^loxDBH^cre敲除（NEKO）小鼠。此前研究显示NEKO雄性挫败后仅5.3%表现韧性，因此NEKO雄性不适合交叉韧性研究。本研究中，NEKO雌性在CSDS后30.8%为韧性，低于WT雌性的52.2%。CSDSSUSC NEKO雌性社会回避增加，在CD-1攻击者存在时于社会互动区停留时间显著少于CSDSRES，SI比率较低，累积行为指数高于CSDSCTR。LH测试中，NEKO雌性各测试日逃避潜伏期无组间差异；CSDSRES→LHRES和CSDSCTR→LHRES比例分别为75%和80%，CSDSSUSC→LHRES从第1天77.8%升至后续各天100%，组间LHRES比例无显著差异。第二次SI测试中，新分类CSDSSUSC的NEKO雌性SI2比率显著低于CSDSRES；仅33.3%初始CSDSSUSC被重新分类为CSDSRES，而75%初始CSDSRES在第二次SI后仍保持CSDSRES，不同于WT雌性中66.7%初始CSDSRES变为CSDSSUSC。NEKO雌性中未观察到SI1与SI2显著相关。该结果说明NE缺失雌性虽更易发生CSDS，但LH暴露后并未明显逆转CSDSRES表型，反而有助于其保留。

讨论部分总结：研究人员使用社会回避、焦虑样行为和体重变化等多项行为测试评估CSDS后抑郁相关表型。结果与部分研究一致，未观察到显著焦虑样行为或快感缺失差异，但发现明显回避行为改变。z-score归一化确认CSDSSUSC雄性和雌性的累积指数高于CSDSCTR或CSDSRES。个体对CSDS的易感性差异不能由受到攻击次数解释。讨论强调需区分应激接种范式与本研究采用的交叉韧性表型分析：前者将先前应激作为干预以因果性促进适应，后者关注自然出现的个体差异及其跨应激范式泛化。研究结果显示雄性存在CSDS与LH交叉韧性，CSDSRES雄性在LH后更快减弱易感表型，且CSDSSUSC雄性累积行为指数更高。雌性未显示显著交叉韧性模式，提示慢性社会应激易感性不预测创伤型应激易感性。第二次SI测试表明SI1与SI2关系并非统一，而取决于先前应激暴露和性别，提示应激史依赖的社会行为重组，而非单纯习惯化。讨论还指出，韧性不宜简单视为固定特质，而更支持动态模型，即特质样 predispositions 与经验依赖可塑性交互。分子上，雄性交叉韧性与NAc和VTA中BDNF及pERK升高相关，提示中脑边缘可塑性和动机奖励加工参与；雌性BDNF和ERK变化呈脑区和表型特异性，未与清晰行为交叉韧性谱一致。NE作用方面，NEKO雄性几乎无CSDS韧性，而约30% NEKO雌性表现韧性，提示NE在雄性和雌性中作用不同。未来需检测TrkB等受体水平、性激素、发育期应激、皮层和海马区域、多组学与环路研究，以识别交叉韧性生物标志并明确其是稳定特质还是可修改状态。研究结论翻译如下：总之，研究人员的工作引入交叉韧性作为研究应激反应个体变异的新框架。尽管无法确定韧性代表稳定特质还是应激诱导状态，但研究结果支持雄性中部分类似特质的稳定性，同时揭示情境和性别依赖性可塑性，尤其在额外应激暴露后。研究人员表明，对慢性社会挫败的韧性与雄性而非雌性随后发生无助的更大可能性相关，且这些差异与不同分子特征相呼应。理解韧性的性别特异性结构可能为应激相关障碍提供更好的靶向干预。