CRF-CRFR1轴通过MAM重塑和钙超载介导产前恐惧应激对后代海马体线粒体的损伤

《Cellular and Molecular Neurobiology》：The CRF?CRFR1 Axis Mediates Prenatal Fear Stress?Induced Hippocampal Mitochondrial Damage in Offspring via MAM Remodeling and Calcium Overload

　　

摘要

线粒体功能障碍已被认为是自闭症谱系障碍的三大典型生物学特征之一。本研究旨在探讨产前心理恐惧压力导致后代海马区线粒体损伤的分子机制。生物信息学分析表明，钙信号通路，尤其是磷脂酶Cβ1（PLCβ1）-肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3R）-电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）通路，在产前压力引发的 offspring海马区线粒体损伤中可能起着关键作用。为验证这一观点，我们检测了产前遭受恐惧压力的大鼠后代的海马区以及过度暴露于促肾上腺皮质激素释放激素（CRH，在啮齿动物中也称为CRF）的SH-SY5Y细胞中的该通路激活情况，同时还检测了细胞内的线粒体钙水平。产前恐惧压力会导致母鼠出现类似抑郁的行为及HPA轴激活，进而降低后代的存活率和生长速度。胎盘和新生儿大脑中的CRF水平也会升高。在早期社交阶段（出生后21–30天），模型后代的基础HPA反应正常，但在压力刺激下的反应则异常强烈。其海马区的MAM结构更为广泛，内质网与线粒体的距离缩短，PLCβ1、IP3R1、VDAC1的表达增加，同时GRP75与VDAC1的共定位也增强，从分子层面证实了MAM结构的重塑。在体外实验中，CRH（20 μM浓度下处理48小时，或5–20 μM浓度下处理96小时）会抑制SH-SY5Y细胞的增殖，上调CRH受体1（CRHR1）、PLCβ1、VDAC1的表达，并增加线粒体钙含量；这些效应可通过CRHR1拮抗剂CP376395或PLCβ1基因敲低而被逆转。此外，MCU抑制剂DS16570511可部分逆转CRH引发的线粒体钙水平升高和细胞增殖抑制现象，这说明线粒体钙过载可能是导致细胞增殖抑制的原因之一。总体而言，这些结果表明产前恐惧压力可能通过CRF-CRFR1轴影响PLCβ1-IP3R-VDAC1通路，引发MAM结构重塑和线粒体钙过载，从而造成后代海马区神经元的损伤。

图形摘要

线粒体功能障碍已被认为是自闭症谱系障碍的三大典型生物学特征之一。本研究旨在探讨产前心理恐惧压力导致后代海马区线粒体损伤的分子机制。生物信息学分析表明，钙信号通路，尤其是磷脂酶Cβ1（PLCβ1）-肌醇1,4,5-三磷酸受体（IP3R）-电压依赖性阴离子通道1（VDAC1）通路，在产前压力引发的 offspring海马区线粒体损伤中可能起着关键作用。为验证这一观点，我们检测了产前遭受恐惧压力的大鼠后代的海马区以及过度暴露于促肾上腺皮质激素释放激素（CRH，在啮齿动物中也称为CRF）的SH-SY5Y细胞中的该通路激活情况，同时还检测了细胞内的线粒体钙水平。产前恐惧压力会导致母鼠出现类似抑郁的行为及HPA轴激活，进而降低后代的存活率和生长速度。胎盘和新生儿大脑中的CRF水平也会升高。在早期社交阶段（出生后21–30天），模型后代的基础HPA反应正常，但在压力刺激下的反应则异常强烈。其海马区的MAM结构更为广泛，内质网与线粒体的距离缩短，PLCβ1、IP3R1、VDAC1的表达增加，同时GRP75与VDAC1的共定位也增强，从分子层面证实了MAM结构的重塑。在体外实验中，CRH（20 μM浓度下处理48小时，或5–20 μM浓度下处理96小时）会抑制SH-SY5Y细胞的增殖，上调CRH受体1（CRHR1）、PLCβ1、VDAC1的表达，并增加线粒体钙含量；这些效应可通过CRHR1拮抗剂CP376395或PLCβ1基因敲低而被逆转。此外，MCU抑制剂DS16570511可部分逆转CRH引发的线粒体钙水平升高和细胞增殖抑制现象，这说明线粒体钙过载可能是导致细胞增殖抑制的原因之一。总体而言，这些结果表明产前恐惧压力可能通过CRF-CRFR1轴影响PLCβ1-IP3R-VDAC1通路，引发MAM结构重塑和线粒体钙过载，从而造成后代海马区神经元的损伤。

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