《Frontiers in Behavioral Neuroscience》：Coping with stress produces differential systemic and brain corticosterone patterns in female rats
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应对因素，如对不良事件某些方面的感知或实际行为控制，与心理韧性相关，常被认为有助于优化甚至抑制应激源引起的糖皮质激素反应。有趣的是，当在动物中实验性操纵应对反应（即应激源可控性）时，可控和不可控应激源产生相同的外周糖皮质激素反应，尽管它们引发显著不同的行为结果
应对因素，如对不良事件某些方面的感知或实际行为控制，与心理韧性相关，常被认为有助于优化甚至抑制应激源引起的糖皮质激素反应。有趣的是，当在动物中实验性操纵应对反应（即应激源可控性）时，可控和不可控应激源产生相同的外周糖皮质激素反应，尽管它们引发显著不同的行为结果。然而，这些研究仅在雄性大鼠中进行。在本研究中，研究人员使用与已证明能产生行为结果差异相同的可控性参数，研究了雌性大鼠的皮质酮（CORT）水平。重复先前研究结果，可控性[可逃避电击（ES）]和不可控性[不可逃避电击（IS）]应激在雄性大鼠中均产生等效的CORT水平升高。相比之下，在雌性大鼠中，IS比ES引起更大的CORT水平增加。研究人员进一步在同一批动物中评估了初始可控性是否改变对未来挑战的CORT反应。在雄性大鼠（而非雌性大鼠）中，先前的IS（时间1）使对随后IS（时间2）的CORT反应敏感化，而这种效应被先前的ES所阻断。最后，在另一独立队列中，雌性大鼠在急性血浆CORT反应中的可控性差异未在内侧前额叶皮层或纹状体区域观察到。暴露于ES的雌性大鼠相对于暴露于IS的雌性大鼠，其前额叶中11β-羟基类固醇脱氢酶1型（一种调节局部CORT浓度的酶）的表达增加。这些结果支持越来越多的证据表明，应激诱导的外周CORT差异不一定反映在支持行为结果的脑结构中，这可能是由于局部组织水平的调节机制所致。
**应对压力在雌性大鼠中产生不同的全身及脑内皮质酮模式：一项行为神经科学研究解读**
**一、研究背景与科学问题**
不良生活事件可增加个体罹患情绪障碍及其他负面健康结果的风险，而这些结果常与情绪障碍共病。然而，个体对应激事件的反应存在显著差异，应激暴露的心理和认知方面被认为是决定这些结果的关键因素。在众多心理维度中，应激源可控性是少数可以在动物中实验性操纵的维度之一，从而允许对潜在神经机制进行详细研究。在应激源可控性任务的一种版本中，两组动物（通常为雄性大鼠）接受物理上相同的系列尾部电击应激源，但仅一组能够控制每次试验的终止[可逃避电击（ES）]，而配对组则不能[不可逃避电击（IS）]。IS产生众多行为结果（如穿梭箱逃避学习受损、过度恐惧冻结、新事物恐惧及呼叫啡条件性位置偏好增强），而物理上相同的ES相对于非电击对照组[家庭笼（HC）]不产生任何这些效应。此外，初始的ES（而非IS）经历可导致持久改变，减弱未来不可控不良事件的影响。这两种形式的ES介导的保护均需要内侧前额叶皮层（PFC）的激活，并且具有性别依赖性，发生在雄性而非雌性大鼠中。
糖皮质激素在可控性现象的背景下备受关注，因为它们可以协调对持续和即将到来的逆境的反应，反应性的个体差异与不同结果相关。应激暴露有效激活下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴，引发皮质酮（CORT）释放到循环系统中，CORT可通过非基因组（快速）和基因组（延迟）作用进入大脑并影响行为。然而，尽管行为控制具有应激缓冲的行为和神经化学效应，行为控制相对于不可控应激并不会降低外周CORT水平，无论是在电击疗程后立即还是在随后的行为测试中。此外，这种模式延伸到HPA系统的其他组成部分。值得注意的是，近期一项研究报告了雄性大鼠外周和脑内CORT水平之间的分离：ES选择性减弱了PFC的CORT水平和11β-羟基类固醇脱氢酶1型（11β-HSD1，将无活性的11-脱氢皮质酮（11-DHC）转化为活性CORT的类固醇生成酶）。这些ES效应在其他脑区不存在，表明组织CORT调节存在区域特异性模式，而这种模式不反映在血液中。
可控性是否影响雌性大鼠的中枢或外周糖皮质激素水平仍未得到充分探索。这是一个重要问题，因为可控性对雄性和雌性大鼠的行为和神经化学影响截然不同。因此，本研究解决了三个独立的问题：第一，测试雌性大鼠对初始ES与等量IS的CORT反应是否存在差异，所使用的电击参数和程序与在雄性大鼠中引发差异性行为后遗症的参数和程序相同；第二，检查先前可控性经历是否改变一周后对后续IS暴露的CORT反应；第三，在雌性大鼠中评估应激诱导的脑内CORT水平是否受行为控制调节。
**二、主要关键技术方法**
本研究使用了Sprague-Dawley成年大鼠（Envigo公司提供），在行为程序中使用轮转逃避/配对IS程序，以三人组为单位进行测试。血浆CORT通过尾部侧静脉快速切口在三个时间点采集，脑组织CORT通过脑微穿刺取样技术获取，靶向区域包括PFC、背内侧纹状体（DMS）、背外侧纹状体（DLS）和腹侧被盖区（VTA）。CORT浓度使用竞争性免疫测定法（ELISA）检测，11β-HSD1蛋白表达通过Western blotting分析，以β-肌动蛋白作为内参。数据使用Prism软件进行统计分析，包括混合模型重复测量方差分析（ANOVA）和单因素ANOVA，事后比较采用Benjamini错误发现率（FDR）程序校正。
**三、研究结果**
**实验1：应激源可控性对雄性和雌性大鼠急性和后续尾部电击血浆CORT反应的影响**
在雄性大鼠中，尾部电击在100次试验疗程后立即产生血浆CORT的显著增加，在4小时时恢复到HC水平。与先前研究一致，雄性ES和IS受试者在任何时间点均无差异。雌性大鼠表现出不同的模式：ES和IS均产生升高的CORT水平，但IS在两个应激后时间点均产生显著更高的CORT浓度。在0小时时间点进行的双向方差分析（性别×应激处理）揭示了显著的交互作用，ES和IS组在雌性大鼠中存在差异，但在雄性大鼠中无差异。
一周后，所有受试者接受第二次应激疗程（在明显不同的环境中进行100次固定时长IS试验）。在雄性大鼠中，先前的IS（而非ES）产生对随后IS的敏感化CORT反应。这种IS诱导的敏感化在雌性大鼠中不存在。数据表明，在雄性大鼠中，先前暴露于IS的组在0小时时间点表现出更高的CORT水平，而先前暴露于ES和HC的组之间无显著差异。对于雌性大鼠，处理对CORT水平无显著主效应，时间与处理之间也无显著交互作用。
**实验2：应激源可控性对雌性大鼠脑内CORT水平的影响**
在独立的雌性队列中，研究人员检查了ES和IS雌性组之间观察到的差异性外周CORT反应是否也存在于先前与ES雌性大鼠缺乏应激保护相关的脑区。结果显示，电击后PFC和纹状体亚区的局部CORT组织水平升高，但ES和IS组在所有情况下的CORT水平均相当，揭示了与血液中观察到的模式不同的模式。在PFC中，应激暴露显著增加CORT水平，但ES和IS组无差异。可控性也未能调节纹状体亚区电击诱导的CORT水平。
研究人员进一步检查了可控性对PFC中11β-HSD1蛋白表达的影响。Western blot分析揭示了处理的主效应，反映了暴露于ES的雌性大鼠相对于暴露于IS的雌性大鼠11β-HSD1表达的选择性增强。
**四、讨论与结论**
本研究提供了关于可控性如何调节对应激源糖皮质激素反应中性别差异的初步证据。单次等时长的可控（ES）和不可控（IS）尾部电击导致血浆CORT浓度的显著增加，雄性大鼠在ES和IS后表现出相同水平，而雌性大鼠对IS的反应显著高于ES。雄性大鼠中观察到的模式与使用类似参数的先前发现一致。尽管ES和IS在雄性大鼠中产生显著不同的行为和神经化学效应，但总体发现不支持这些差异伴随初始控制体验期间HPA活动的相应差异的预期。
尽管初始HPA反应没有差异，但先前的ES在雄性大鼠中主动减弱了一周后在新环境中对后续IS暴露的CORT反应。这一发现是新颖的，且仅在雄性大鼠中观察到。与雄性大鼠相比，行为控制不会赋予雌性大鼠应激韧性。尽管存在这种行为等效性，在初始应激暴露期间，ES导致雌性大鼠在应激后0和4小时均比IS具有减弱的CORT反应。这些发现揭示了循环CORT水平与雌性大鼠中通常与可控性相关的行为特征之间的分离。
雌性大鼠ES经历中能够调节HPA反应的方面尚不清楚。发情周期可强烈影响HPA反应性和糖皮质激素输出，未来研究应确定ES效应是否在所有激素条件下同样有效。研究人员观察到，执行工具性控制反应（转动轮子终止电击）的表现几乎在性别之间相同。电击参数和终止电击所需的轮转反应次数没有差异。然而，工具性表现的神经中介可由两种不同的系统支持：动作-结果系统和习惯系统。动作-结果学习和表现部分依赖于涉及前边缘皮层投射到DMS的皮质纹状体回路，而反射性习惯反应由DLS介导，独立于PFC运作。这一区别很重要，因为雄性大鼠的轮转ES任务涉及动作-结果回路，而雌性大鼠依赖习惯系统。
雌性大鼠ES中PFC 11β-HSD1蛋白表达相对于IS增加的功能意义尚不清楚，但升高的11β-HSD1可能用于放大局部CORT可用性，可能解释了组织与血浆CORT水平之间的分离。皮质-纹状体回路中糖皮质激素的调节是否影响工具性控制在系统层面的处理以及/或此类学习如何塑造对未来逆境的反应，仍需进一步实验确定。
总体而言，研究结果表明，应激诱导的外周CORT差异不一定反映在支持行为结果的脑结构中，这可能是由于局部组织水平的调节机制所致。这些发现支持越来越多的证据表明，应激抵抗/韧性相关因素中脑内CORT与外周水平的平行程度在很大程度上未被研究，组织糖皮质激素水平可通过再生和代谢独立调节，局部浓度可因挑战在不同脑区变化。
