亚麻醉剂量氯胺酮调控大鼠急性应激的区域特异性神经和内分泌反应

《Neuropharmacology》：Subanesthetic ketamine modulates region-specific neural and endocrine responses to acute stress in rats

　　

**研究要点**

• 氯胺酮降低被动应对行为，并减弱急性应激引起的皮质酮升高。
• 氯胺酮以区域特异性和应激依赖的方式调节c-Fos的表达。
• 氯胺酮诱导前额叶c-Fos表达，并抑制杏仁核和脑干中应激驱动的c-Fos。
• 氯胺酮增强海马和背侧中缝核中应激诱导的c-Fos表达。

**引言**

对急性应激源做出适应性反应——尤其是可逃避的应激——是生存所必需的基本能力。然而，这种反应的失调是许多精神疾病的核心特征，包括重性抑郁障碍和创伤后应激障碍（Iqbal等，2024；Kondashevskaya等，2024）。尽管经过数十年的研究，协调全身对不可逃避的急性应激的反应、并决定这种反应保持适应性还是变为适应不良的精确神经机制仍未被充分理解。尤其需要指出的是，分布式脑网络之间的协同活动如何促成特定的行为和内分泌结果，这一问题仍然未得到解答（Iqbal等，2024；Tovote等，2015）。绘制不可逃避应激源诱导的神经激活区域模式是理解应激反应网络各组成部分如何相互作用以塑造整体反应的关键策略（Adkins等，2023；Kim等，2016）。

利用即时早期基因表达，特别是c-Fos（应激即时早期反应的标志物）的研究一致表明，急性不可逃避应激会激活皮质-边缘-脑干结构网络，包括前额叶皮层（PFC）、杏仁核、海马、下丘脑室旁核、背侧中缝核（DRN）以及脑干自主神经核团（Martinez等，2002）。重要的是，这些结构中c-Fos表达的空间分布可能比任何单一区域激活的幅度提供更关于应激反应组织方式的信息。必须强调的是，c-Fos在这些结构中诱导的空间模式——而非单一时间点上的绝对幅度——是大脑如何编排应激反应的关键指标（Babaei等，2025；Lin等，2018）。c-Fos诱导的区域特异性反映了不同的功能角色：在杏仁核中体现为威胁检测增强（De Borst和De Gelder，2022；Wen等，2024）；在海马中体现为情境信息编码和促肾上腺皮质激素释放激素（HPA）轴调节（Kim等，2015）；在前额叶中体现为认知控制和情绪调节的尝试（Drozd等，2024；Sahin等，2023）；在DRN中体现为5-羟色胺系统的参与，以调节情绪和应对策略（Drozd等，2023；Paquelet等，2022；Park等，2024）；以及在脑干自主神经核团中体现为对心率、呼吸等生理反应的控制（Li等，2024；Zoccal等，2014）。同时，急性应激激活HPA轴，产生循环皮质酮的迅速升高（Douglass等，2023），而皮质酮反过来调节整个应激反应网络中的神经元活动和基因表达（Novozhenova等，2025；Ueda等，2025）。因此，对急性应激的神经反应和内分泌反应构成了一个整合系统，其中多个区域的活跃与激素信号相协调。神经回路和激素信号之间的相互作用构成了急性应激反应的整合架构（Bazhenova等，2014；Kleshchova和Weierich，2021）。

然而，区域激活的功能意义在不同脑区和行为背景下远非一致。例如，前额叶的激活可能反映自上而下的调节尝试；然而，它并不总能转化为有效的应对，尤其是在伴随过度的杏仁核驱动力时（Orso等，2025）。此外，不同脑区对反复应激表现出不同的适应模式：一些区域表现出完全的习惯化，而另一些区域则持续激活（Martinez等，2002），表明该分布式回路中的各个节点对调节的敏感性不同（Souza-Junior等，2022）。因此，急性应激的行为和内分泌结果取决于该网络中活动的动态配置，而非某一结构是否被激活。这种配置可以通过药理学手段改变（Kim等，2025），但药理学干预选择性地重塑这种功能平衡的可能性所获得的实证关注仍然有限。

亚麻醉剂量的氯胺酮已成为调节应激反应的神经-内分泌架构的有前途的候选药物（Birnie等，2022；Fitzgerald等，2019；Georgiou等，2022）。亚麻醉剂量氯胺酮实现这种重构的机制在于其主要作为非竞争性NMDA受体拮抗剂的作用。氯胺酮选择性地阻断GABA能中间神经元上的NMDA受体，诱导谷氨酸能传递的去抑制。这导致突触活动迅速激增，随后激活锥体神经元上的AMPA受体（Aleksandrova和Phillips，2021；Deyama和Kaneda，2023）。这一级联反应触发mTOR信号通路，增强脑源性神经营养因子和突触蛋白的合成，最终促进前额叶和海马等关键应激反应区域的快速突触发生（Li等，2010；Zhou等，2014）。由于这一分子特征，氯胺酮可以同时影响应激反应网络的多个节点，潜在地恢复认知控制、威胁处理和内分泌信号之间的功能协调（Drozd等，2025；Zaytseva等，2023）。

在前额叶中，可通过检查表达转录因子SATB2（特殊富AT序列结合蛋白2）的谷氨酸能锥体神经元，进一步解析参与氯胺酮诱导的神经元活动变化的细胞群体。SATB2选择性表达于成人皮层和海马的锥体神经元中，参与神经元分化、活动依赖性基因表达和突触可塑性的调节（Jaitner等，2016；Wahl等，2024）。内侧前额叶浅层锥体神经元也被认为参与应激诱导的行为反应和HPA轴反应性的调节（Shrestha等，2015）。因此，检查SATB2表达神经元中的c-Fos表达，提供了一种确定氯胺酮相关的前额叶激活变化是否涉及这一功能相关的皮层锥体神经元群体的方法。

然而，尽管氯胺酮通路的分子机制已得到充分表征，仍存在两个关键的知识空白。首先，虽然氯胺酮对神经回路的影响日益被理解，但其神经效应与内分泌效应之间的关系仍未被完整表征。越来越多的文献研究了氯胺酮与HPA轴和CRF信号通路的相互作用，表明氯胺酮可以减轻应激引起的皮质酮反应（Johnston等，2021；Melanson和Leri，2021）、急性升高皮质酮水平（Wegman-Points等，2020），并调节影响其抗抑郁样作用的CRF依赖性通路（Georgiou等，2022），临床证据也将HPA轴激素水平与氯胺酮的治疗反应联系起来（Georgiou等，2025）。氯胺酮调节HPA轴——整合应激反应的核心组成部分——的潜力仍未得到充分探索。少数研究提示氯胺酮可以影响皮质酮水平。然而，这些发现似乎具有剂量依赖性和情境依赖性：虽然40 mg/kg的高剂量可以降低基线皮质酮水平，亚麻醉剂量15 mg/kg可以降低慢性应激的激素反应（Diaz-Gil等，2014；Garcia等，2009），但最近的证据表明，亚麻醉剂量的氯胺酮给药实际上可以升高应激引起的皮质酮水平（Birnie等，2022）。这种非线性的情境依赖关系凸显了系统研究氯胺酮对急性应激HPA轴反应性的调节需求的必要性，特别是与同时发生的区域特异性神经激活变化相关联的研究。

其次，大多数机制研究在慢性应激或类抑郁状态模型中考察氯胺酮，而其在具有完整基线神经和内分泌架构的天真动物中的作用仍然未得到探索。有限的现有证据是不一致的：一些研究报告氯胺酮在应激动物和对照动物中均具有抗抑郁样作用（Autry等，2011；Zanos等，2016），而另一些研究描述单次亚麻醉剂量在未经应激小鼠中产生促抑郁后果（Fitzgerald等，2019）。此外，CRF依赖性机制已被证明可以以情境依赖的方式调节氯胺酮的作用（Georgiou等，2022），最近的工作将背侧中缝核（DRN）与氯胺酮介导的应激应对行为联系起来（Camargo等，2025）。这种差异凸显了一个根本性的未解答问题：亚麻醉剂量氯胺酮是否根据是否存在急性应激源而不同地作用于应激反应网络。

为了解决这一问题，我们检验了亚麻醉剂量氯胺酮的作用是否取决于是否存在急性应激源。通过同时评估应激和非应激动物的区域c-Fos表达、血浆皮质酮水平和尾悬挂试验中的行为表现，本研究旨在确定氯胺酮是否以状态依赖的方式调节应激反应的神经、内分泌和行为组成部分。

**章节摘要**

**动物**

成年雄性Wistar大鼠（2.5–3月龄）用于本研究。本研究仅使用雄性大鼠以最小化与动情周期阶段相关的变异性，因为已知性腺激素的波动会影响HPA轴活动和应激应对行为（Lovick和Zangrossi，2021；Oyola和Handa，2017；Viau和Meaney，1991）。动物饲养在俄罗斯科学院细胞学和遗传学研究所（ICG SB RAS）的常规动物房中，在标准条件下饲养：12/12小时光/暗周期，室温……

**氯胺酮降低不动时间，在尾悬挂试验中表现出抗抑郁样作用**

亚麻醉剂量氯胺酮给药降低了TST中的不动时间。在测试前1小时向成年大鼠单次腹腔注射氯胺酮显著降低了总不动持续时间（t?? = 3.73，p = 0.002，Cohen's d = 1.93；图1A）和单次不动事件的平均持续时间（t?? = 2.99，p = 0.011，Cohen's d = 1.60，观察到的检验效能 = 78%；图1B）。氯胺酮不影响不动事件的总次数（对照组：11.7 ± ……）

**讨论**

单次亚麻醉剂量的氯胺酮迅速减少了被动应对行为，表现为尾悬挂试验中不动时间的减少，并减弱了天真大鼠对急性应激的糖皮质激素反应。与大多数关注慢性应激模型的研究（Diaz-Gil等，2014；Garcia等，2009）不同，我们的数据表明，氯胺酮的行为和内分泌效应是在未经先前慢性应激暴露的动物中观察到的。并不依赖于先前的应激。

**作者贡献声明**

Veta Bulygina：写作—审阅与编辑，方法学，调查。
Uliana Sergeevna Drozd：写作—审阅与编辑，写作—原稿，可视化，方法学，调查，形式分析，数据管理，概念化。
Dmitriy Lanshakov：写作—审阅与编辑，监督，项目管理，数据管理，概念化。
Nikolay Dygalo：写作—审阅与编辑，项目管理，数据管理，概念化。
Tatyana Kalinina：写作—审阅与……

**利益冲突**

作者声明不存在利益冲突。

**数据可用性**

支持本研究发现的可以从通讯作者处合理请求获得。

**生成式AI和AI辅助技术在稿件准备过程中的声明**

在准备本工作期间，作者使用了DeepSeek和DeepL Write来提高科学写作风格、精炼措辞，并检查英文文本的语法和清晰度。在使用该工具/服务后，作者审阅并编辑了内容，并对已发表文章的内容承担全部责任。

**资助**

本研究由教育部项目FWNR-2025-0022资助。

**竞争利益声明**

? 作者声明他们没有已知的竞争性经济利益或个人关系，这些利益或关系可能影响本文所述的工作。

**致谢**

作者感谢俄罗斯科学院西伯利亚分院细胞学和遗传学研究所显微分析中心，共聚焦图像在该中心获取。

U.S. Drozd | V.V. Bulygina | G.T. Shishkina | T.S. Kalinina | N.N. Dygalo | D.A. Lanshakov