局部抑制性输入对背外侧被盖核胆碱能神经元的失调驱动小鼠抑郁样行为

《Molecular Psychiatry》：Dysregulation of local inhibitory inputs onto laterodorsal tegmental nucleus cholinergic neurons drives depression-like behaviors in mice

　　

中枢胆碱能系统在重度抑郁症的发病机制中起重要作用。背外侧被盖核（LDTg）中的胆碱能神经元是脑干胆碱能系统的关键组成部分。然而，LDTg胆碱能神经元活动如何响应慢性应激而受到调节，在很大程度上仍不清楚。研究人员在此报告，来自生长抑素阳性（SST+）中间神经元的局部抑制性输入调节了LDTg中的胆碱能神经元活动（LDTgSST-ChAT），并调整了小鼠对慢性应激的易感性。慢性不可预测轻度应激（CUMS）导致LDTgSST-ChAT回路中抑制性输入减少、突触连接减弱以及LDTg胆碱能神经元过度活跃。化学遗传学抑制LDTg SST+中间神经元解除对胆碱能神经元的抑制，从而增加小鼠对慢性应激的易感性。此外，预防性化学遗传学激活LDTg SST+中间神经元减轻了CUMS诱导的胆碱能神经元抑制性突触连接减弱，从而限制了抑郁样行为的发展。这些发现表明，LDTgSST-ChAT回路的抑制在抑郁样行为的发展中起重要作用。因此，调节LDTgSST-ChAT回路可能是减轻应激诱导的抑郁样行为进展的潜在治疗途径。

重度抑郁症（MDD）是全球致残和疾病负担的主要原因，其病理生理机制与中枢胆碱能系统的过度活跃密切相关。临床影像学研究发现，MDD患者中枢神经系统（CNS）中的乙酰胆碱（ACh）水平升高，而抑制ACh合成或下调ACh受体（AChRs）信号在患者和动物模型中均表现出抗抑郁效应。脑干是CNS的主要胆碱能输出区域之一，其中背外侧被盖核（LDTg）的胆碱能神经元是重要贡献者。尽管LDTg胆碱能神经元传统上参与睡眠-觉醒周期、学习和感觉运动模式，但近期研究揭示了它们在负性情绪调节中的关键作用，例如激活LDTg至腹侧被盖区（VTA）的胆碱能通路可诱发社交厌恶。然而，慢性应激如何调节LDTg胆碱能神经元活动，尤其是局部回路的作用，仍不清楚。基于此，本研究旨在探讨LDTg胆碱能神经元是否受局部生长抑素阳性（SST+）中间神经元的抑制性输入调节，以及这一回路在慢性应激诱导的抑郁样行为中的角色。

研究人员采用慢性不可预测轻度应激（CUMS）小鼠模型，结合病毒介导的化学遗传学、光纤记录、体外电生理记录和免疫荧光染色等技术，系统分析了LDTg胆碱能神经元的活动变化及其调控机制。实验使用C57BL/6J、ChAT-Cre和SST-Cre小鼠，病毒注射靶向LDTg，样本来源包括复旦大学健康科学中心和北京基础医学研究所。主要技术方法包括：光纤光度法监测Ca²⁺动态、化学遗传学激活或抑制神经元、全细胞膜片钳记录自发突触电流和光诱发的抑制性突触后电流（oIPSCs）、免疫染色检测c-fos和突触素表达，以及行为测试（如蔗糖偏好、悬尾和强迫游泳试验）。

研究结果部分，研究人员首先通过体内光纤记录发现，LDTg胆碱能神经元在多种厌恶刺激（如尾悬挂、束缚和足部电击）下迅速激活，而中性刺激无显著反应，表明这些神经元特异响应负性事件。进一步行为实验表明，化学遗传学激活LDTg胆碱能神经元在亚阈值不可预测轻度应激（SUMS）条件下增加小鼠抑郁样行为（如蔗糖偏好降低、不动时间增加），而消融这些神经元则减轻CUMS诱导的抑郁表型，提示其过度活跃促进应激易感性。电生理记录显示，CUMS小鼠的LDTg胆碱能神经元膜电位去极化、输入电阻增加、基强度降低和放电增多，同时自发抑制性突触后电流（sIPSCs）幅度和频率下降，而兴奋性电流无变化，表明抑制性输入减弱是过度活跃的主要原因。

在LDTgSST-ChAT回路层面，研究人员通过光遗传激活SST+中间神经元诱导出GABA_A受体介导的抑制性电流，证实了局部抑制连接。CUMS小鼠中，响应SST+刺激的胆碱能神经元比例和oIPSCs幅度均降低，突触素共标减少，表明突触连接减弱。c-fos染色显示CUMS小鼠SST+神经元活性下降。化学遗传学抑制SST+中间神经元在SUMS下增加应激易感性，而同时抑制胆碱能神经元可逆转此效应，证明去抑制机制。预防性激活SST+中间神经元（在CUMS暴露期间）未能逆转已建立的抑郁行为，但显著限制了抑郁样行为的发展，并通过降低胆碱能神经元兴奋性（如超极化膜电位、增加基强度）和恢复突触素水平来保护突触功能。

讨论部分强调，LDTgSST-ChAT回路的抑制性失调是CUMS诱导抑郁样行为的关键驱动因素。慢性应激导致SST+中间神经元活性降低和突触数量减少，从而解除对胆碱能神经元的抑制。与其他脑区SST+神经元的作用相比，LDTg特异性激活具有预防效果，而非治疗作用，表明早期干预的重要性。局限性包括化学遗传学可能影响邻近神经元（如PV+中间神经元和谷氨酸能神经元），以及缺乏女性小鼠数据。结论指出，LDTgSST-ChAT回路是慢性应激下负性情绪发展的关键调节者，激活LDTg SST+中间神经元可通过保护抑制性突触连接来预防抑郁样行为，为MDD的早期干预提供了潜在靶点。