雌激素受体α和β的长期激活会对雌性小鼠的焦虑和恐惧相关行为产生相反的影响

《Behavioural Brain Research》：Chronic activation of estrogen receptor α and β produces opposite effects on anxiety- and fear-related behaviors in female mice.

　　

摘要

当焦虑和恐惧过度时，会妨碍日常功能，而女性比男性更容易患上与焦虑和抑郁相关的疾病。雌激素被认为会影响与情绪相关的行为，但其作用机制尚不明确。先前的研究表明，长期给予高剂量的苯甲酸雌二醇会改变雌性小鼠的情绪行为。在本研究中，我们利用针对每种受体的选择性激动剂，探讨了雌激素受体ERα和ERβ在苯甲酸雌二醇行为效应中的作用。连续两周使用ERα选择性激动剂丙基吡唑三醇处理去卵巢的雌性小鼠后，其在升高零迷宫测试和恐惧条件反射测试中的焦虑和恐惧相关行为增加，其效果与高剂量苯甲酸雌二醇相似。相反，使用ERβ激动剂二芳基丙腈处理则减少了这些与情绪相关的行为。这些发现表明，选择性激活ERα就足以重现长期高剂量苯甲酸雌二醇处理所引发的行为效应，而选择性激活ERβ则会产生相反的效果。

引言

焦虑和恐惧是常见的负面情绪，一旦过度就会干扰正常的日常功能。相比男性，女性更容易患上与焦虑和抑郁相关的疾病[1]、[2]。这种性别差异似乎在青春期后出现[3]，在雌激素水平发生变化的时期，如经前、产后和绝经后，影响更为显著[4]、[5]。因此，雌激素被认为在女性的情绪调节中起着重要作用。

然而，关于雌激素对情绪行为影响的动物研究结果并不一致。有些研究表明雌激素具有抗焦虑作用。例如，雌性大鼠和小鼠在发情期时的焦虑程度低于间情期[6]、[7]，而去卵巢处理会增加类似焦虑的行为，但可通过雌激素替代疗法逆转这一现象[8]、[9]。相反，其他研究则指出，与接受油处理的去卵巢大鼠和小鼠相比，给予雌激素会加剧类似焦虑的行为[10]、[11]。这些差异表明，雌激素对情绪行为的影响可能取决于实验条件，如剂量、持续时间和给药途径。

许多研究使用的雌激素剂量是模拟周期性发情水平的。但实际上，雌激素水平并非仅在排卵时周期性波动，孕妇体内始终处于高雌激素水平状态。这些差异可能会影响雌激素的作用。事实上，我们曾证明，在较高剂量下，长期雌激素处理会增加雌性小鼠的焦虑相关行为和条件恐惧反应[11]、[12]。长期高剂量雌激素处理可能在一定程度上模拟孕期持续的高雌激素暴露环境。鉴于孕周前后女性患情绪障碍的风险会增加[4]，这些结果有助于阐明其中的激素机制。

此外，两种雌激素受体ERα和ERβ在功能上的差异，也可能导致雌激素产生不同的情绪效应。例如，仅ERβ基因缺陷的小鼠会出现类似焦虑的行为增加，而ERα基因缺陷的小鼠则不会，且雌激素处理也无法起到抑制焦虑的作用[13]、[14]。另外，给去卵巢大鼠使用ERβ激动剂二芳基丙腈可以减少焦虑相关行为，而使用ERα激动剂丙基吡唑三醇则没有此效果[15]。因此，ERβ的激活被认为在雌激素的抗焦虑作用中起着重要作用。此外，ERβ大量存在于背侧缝核和海马体中，参与血清素合成[16]、[17]以及下丘脑-垂体-肾上腺轴的调控[18]。

不过，这两种受体亚型在持续高雌激素暴露环境下（如孕期）对情绪相关行为调节的具体作用仍不清楚。尤其是，目前尚不清楚哪种ER亚型介导了长期苯甲酸雌二醇处理对情绪相关行为的促进作用。因此，本研究旨在明确ERα和ERβ在这些效应中的作用。为此，我们给去卵巢的雌性小鼠长期给予针对每种ER亚型的选择性激动剂，然后观察它们的焦虑和恐惧相关行为。

章节节选

实验动物

本研究所使用的8周龄雌性Slc:ICR小鼠购自日本熊本县的Kyudo公司（实验1：N=71；实验2：N=53）。这些小鼠被安置在有机玻璃笼子中，每笼4只，笼子尺寸为30×20×12厘米，直至手术前。所有小鼠在到达后约1周，在麻醉状态下接受双侧去卵巢手术。手术后，这些小鼠被单独安置在更小的有机玻璃笼子中，尺寸为10.5×17.5×11厘米。在本研究中，这些小鼠未出现异常行为

实验1

多项行为指标与苯甲酸雌二醇和丙基吡唑三醇的剂量呈二次方关系，较高剂量下情绪相关行为明显增强。在EZM开放区域停留的时间比例存在显著的处理效应（图1a；F(6, 64)=3.474，p<0.05）。事后多重比较显示，接受高剂量苯甲酸雌二醇（2.0μg/0.1mL/天）和丙基吡唑三醇（0.3和3.0mg/0.1mL/天）处理的小鼠，在EZM开放区域停留的时间比例明显低于

讨论

在本研究中，我们探讨了ERα和ERβ在调节雌性小鼠情绪相关行为中的作用。我们发现，长期使用ERα选择性激动剂丙基吡唑三醇处理去卵巢小鼠，会使其焦虑和恐惧相关行为增加，其效果与高剂量苯甲酸雌二醇相似。具体而言，接受高剂量苯甲酸雌二醇或丙基吡唑三醇处理的小鼠，在EZM开放区域停留的时间更短，在恐惧条件反射测试中的僵直时间更长。

结论

在本研究中，我们利用针对每种受体亚型的选择性激动剂，研究了ERα和ERβ在雌激素行为效应中的作用。长期使用ERα选择性激动剂处理会增加去卵巢雌性小鼠的焦虑和恐惧相关行为，而使用ERβ选择性激动剂则能抑制这些行为。这些发现表明，选择性激活ERα就足以重现长期高剂量苯甲酸雌二醇的处理效应，而

伦理声明

本研究遵循以下动物福利和/或报告指南进行：日本鹿儿岛大学实验室动物护理与使用指南。本研究已获得鹿儿岛大学动物实验伦理委员会的批准（批准编号：#LE11002、LE13013）。

CRediT作者贡献说明

富原一也：写作——审阅与编辑，写作——初稿撰写，项目管理，方法学，研究实施，资金获取，正式分析。冈川拓也：写作——审阅与编辑，研究实施，正式分析。

利益冲突声明

作者声明，他们不存在任何可能影响本文研究结果的已知财务利益或个人关系。

Kazuya Tomihara

日本鹿儿岛县鹿儿岛市，鹿儿岛大学