《Journal of Advanced Research》：The Wnt signaling regulator Dkk3 improves neural-activity homeostasis to prevent stress-induced anxiety disorder
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内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）是一个参与多种情绪障碍的皮层脑区。已有报道神经炎症（neuroinflammation）和氧化应激（oxidative stress）与焦虑的发病机制相关，但其潜在的大脑机制仍不清楚
内侧前额叶皮层（medial prefrontal cortex, mPFC）是一个参与多种情绪障碍的皮层脑区。已有报道神经炎症（neuroinflammation）和氧化应激（oxidative stress）与焦虑的发病机制相关，但其潜在的大脑机制仍不清楚。方法与结果：研究人员利用慢性束缚应激（chronic restraint stress, CRS）小鼠模型，发现应激诱导的焦虑样行为伴随mPFC中神经炎症和氧化应激的增强。具体而言，研究人员发现Dkk3（一种Dickkopf Wnt信号通路调控因子）的表达在应激的人类受试者和CRS模型小鼠中显著降低。Dkk3缺乏增加了神经炎症和氧化应激，损害了神经元突触可塑性（synaptic plasticity），降低了神经网络同步化，并通过RhoA/Rock2/NF-κB信号通路（signaling pathway）导致焦虑样行为。然而，在应激小鼠中过表达Dkk3或药理学抑制RhoA/Rock2/NF-κB信号通路能够显著挽救神经损伤和焦虑样表型。结论：综合来看，本研究表明Dkk3可能通过调节神经炎症和氧化应激来维持神经活动稳态，在应激诱导的行为缺陷中发挥关键作用，因此可能作为焦虑障碍治疗的一个潜在靶点。
论文解读
研究背景与问题：焦虑障碍是全球最普遍的精神疾病之一，其高发病率、慢性病程和共病性带来了沉重的健康负担。尽管已有研究认为神经炎症和氧化应激是焦虑发病的重要因素，但大脑中具体的调控机制仍不清楚。Wnt信号通路调控因子Dickkopf-3（Dkk3）在脑内高度表达，但其在焦虑障碍中的作用尚未阐明。因此，本研究旨在探索Dkk3在应激诱导的焦虑样行为中的功能及其分子机制。
研究内容与结论：研究人员利用慢性束缚应激（CRS）小鼠模型和不可预测温和应激（UMS）模型，结合人类临床样本，发现Dkk3在应激个体中显著降低。通过病毒介导的基因敲低和过表达、行为学测试、免疫荧光、电生理记录、RNA测序（RNA-seq）及药理学干预等方法，证实Dkk3通过调控RhoA/Rock2/NF-κB信号通路，抑制mPFC区域的神经炎症和氧化应激，维持突触可塑性和神经网络同步化，从而预防焦虑样行为。该研究揭示了Dkk3作为神经保护因子的新机制，为焦虑障碍提供了潜在治疗靶点。论文发表在《Journal of Advanced Research》。
主要关键技术方法：研究采用CRS和UMS两种小鼠焦虑模型；利用立体定位注射AAV病毒（AAV2/9）实现mPFC区域Dkk3的敲低或过表达；通过开放野实验（OFT）、高架十字迷宫（EPM）和明暗箱实验（LDB）评估焦虑样行为；使用免疫荧光染色、Western blot、qPCR检测神经炎症和氧化应激标志物；通过Golgi染色、全细胞膜片钳记录和局部场电位（LFP）记录评估突触可塑性和神经网络活动；RNA-seq分析差异表达基因及通路富集。人类样本队列来源于山东大学山东省精神卫生中心，包括15名焦虑突出的重性抑郁障碍（MDD）患者和13名健康对照。
研究结果：
1. Dkk3 deficiency is correlated to anxiety-like behaviors in humans and mice：通过分析5个GEO数据库的转录组数据，发现Dkk3是唯一在所有数据集中显著下调的基因。临床样本显示MDD患者血清Dkk3水平显著降低，且与儿童期创伤问卷（CTQ）和儿童抑郁量表（CDI）评分呈负相关。在CRS和UMS小鼠模型中，血清和脑脊液（CSF）中Dkk3水平降低，且与焦虑样行为指标相关。
2. Dkk3 depletion contributes to neuroinflammation, oxidative stress and neuronal damage in the mPFC of CRS mice：Western blot显示Dkk3在mPFC中高表达，且在CRS小鼠中显著降低。免疫荧光显示CRS小鼠mPFC中4-羟基壬烯醛（4-HNE）和8-羟基-2'-脱氧鸟苷（8-OHdG）水平升高，表明氧化应激增强。qPCR显示促炎因子（IL-6、IL-1β、IL-17、TNF-α、INF-γ）mRNA升高，抗炎因子（IL-4、IL-10）降低。Iba1免疫荧光和Sholl分析显示小胶质细胞数量增加、分支减少，表明小胶质细胞激活。稀疏标记神经元显示树突复杂性、总树突长度和棘密度降低。全细胞膜片钳记录显示sEPSC振幅和频率增加，动作电位（AP）发放减少，表明突触可塑性受损。LFP记录显示mPFC区域delta、theta、alpha、beta、gamma振荡功率降低，表明神经网络失同步。
3. Dkk3 regulates anxiety-like behaviors via NF-κB signaling pathway in the mPFC region：通过AAV病毒在mPFC敲低或过表达Dkk3，行为学测试显示敲低Dkk3诱导焦虑样行为，过表达Dkk3则挽救CRS诱导的焦虑表型。RNA-seq分析显示Dkk3敲低后差异表达基因富集于NF-κB信号通路。Western blot验证显示Dkk3敲低或CRS暴露激活GTP-RhoA、磷酸化Rock2（p-Rock2）和NF-κB，而过表达Dkk3逆转这些变化。
4. Dkk3 regulates neuroinflammation, oxidative stress and neuronal synaptic function in the mPFC region：免疫荧光显示Dkk3过表达减少4-HNE水平，减轻氧化应激。qPCR显示Dkk3过表达逆转促炎因子升高和抗炎因子降低。免疫荧光显示Dkk3过表达降低iNOS（M1极化标志）并增加Arg1（M2极化标志），促进小胶质细胞向M2表型极化。Golgi染色显示Dkk3过表达恢复树突棘密度和树突分支。电生理记录显示Dkk3过表达增加sEPSC振幅和频率，恢复AP发放。
5. Suppressing RhoA/Rock2/NF-κB signaling rescues anxiety-like phenotypes caused by Dkk3 deficiency：使用Rock2抑制剂Fasudil HCL（腹腔注射或mPFC微注射）和NF-κB抑制剂吡咯烷二硫代氨基甲酸酯（PDTC）处理Dkk3敲低小鼠，行为学测试显示两种抑制剂均挽救焦虑样行为。电生理记录显示Fasudil和PDTC均改善sEPSC和AP发放缺陷。
讨论与结论：本研究首次揭示Dkk3在mPFC中通过抑制RhoA/Rock2/NF-κB信号通路，减轻神经炎症和氧化应激，从而维持突触可塑性和神经网络活动稳态，预防应激诱导的焦虑样行为。研究结果将Dkk3定位为焦虑障碍的潜在治疗靶点。结论部分翻译：研究人员报告Dkk3调控RhoA/Rock2/NF-κB信号通路，从而介导CRS小鼠mPFC区域的神经炎症和氧化应激。值得注意的是，研究提示Dkk3信号通路可能作为预防和治疗焦虑相关障碍的一个有前景的治疗靶点。
