GPR55缺失增加焦虑样和抑郁样行为并改变杏仁核GABAAα2表达

《Frontiers in Pharmacology》：GPR55 deletion increases anxiety- and depression-like behaviors and modifies amygdalar GABAAα2 expression

　　

**摘要**

**引言：** GPR55因其抗炎、神经保护和神经递质调节特性而受到关注，提示其在情绪调节中发挥作用。在此，研究人员旨在阐明GPR55对情绪反应的贡献。**方法：** 对雄性和雌性GPR55基因敲除（GPR55KO）及野生型（WT）C57BL/6J小鼠进行明暗箱、高架十字迷宫、社交互动和悬尾实验。在杏仁核（AMY）中检测GABAA受体α2和γ2亚基的基因表达。另一组小鼠接受30分钟束缚应激，以评估下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴标志物，包括室旁核（PVN）和海马中Crf及Nr3c1基因的表达。**结果：** GPR55缺失在所有评估的行为范式中均增加了焦虑样和抑郁样行为。GPR55KO小鼠两性别的AMY中GABAAα2基因表达均升高，而GABAAγ2表达不受基因型影响。束缚应激在各基因型中相似地增加Crf并减少Nr3c1表达。值得注意的是，雄性GPR55KO小鼠的基础Crf水平低于雄性对照。**讨论：** 综合来看，这些发现表明GPR55的缺失增强了情绪脆弱性，并改变了AMY中特定的GABA能标志物，同时保留了HPA轴对急性应激的转录反应。这些结果支持GPR55作为调节焦虑和抑郁相关状态的潜在靶点。

**GPR55缺失增强情绪脆弱性：来自行为学与分子学的综合证据**

**一、研究背景与科学问题**

G蛋白偶联受体（G protein-coupled receptors, GPCRs）构成了一类重要的药理学靶点，调控多种生理和神经精神过程。其中，GPR55因其在中枢神经系统（central nervous system, CNS）中的广泛分布而受到关注，尤其是在边缘系统和皮层区域。尽管最初被视为非典型大麻素受体，但GPR55展现出独特的药理学特征，其信号转导机制不同于经典大麻素受体，提示其在CNS中具有独特功能。

既往研究表明，GPR55参与神经保护、神经传递以及学习和记忆等认知过程。越来越多的证据也提示该受体与情绪调节相关的行为和分子过程有关。例如，自杀死亡患者的背外侧前额叶皮层中GPR55表达发生改变；慢性应激范式暴露可影响动物脑内GPR55表达；GPR55选择性激动剂的药理学调节与抗炎、神经保护作用以及啮齿动物模型中的抗抑郁和抗焦虑样效应相关。相反，通过拮抗剂或基因沉默抑制GPR55则与焦虑样行为增加相关联。此外，GPR55信号传导已被证实参与单胺能和谷氨酸能传递的调节以及应激相关可塑性，这些机制是焦虑和抑郁障碍病理生理学的核心。

然而，尽管研究兴趣日益增长，GPR55在情绪调节中的功能作用仍未被充分定义，现有研究结果在不同实验模型和脑区之间存在差异。一个关键的局限性是缺乏同时考察GPR55功能缺失的行为后果及下游分子适应的研究。GPR55缺失是否影响边缘系统GABA能系统，尤其是情绪处理核心区域——杏仁核（amygdala, AMY），仍不清楚。此外，性别对GPR55信号相关行为或分子改变的潜在影响受到的关注有限，尽管性别差异在情感障碍中的相关性已被公认。

为填补上述空白，研究人员在雄性和雌性GPR55基因敲除（GPR55 knockout, GPR55KO）小鼠中评估了焦虑样和抑郁样行为，并量化了AMY中的GABA能标志物。同时检测了急性束缚应激后下丘脑-垂体-肾上腺（hypothalamic-pituitary-adrenal, HPA）轴相关基因的表达。该行为与分子相结合的研究方法旨在阐明GPR55对情绪调节的贡献，并识别与其神经药理学特征相关的潜在性别差异。

**二、主要技术方法**

研究人员采用了多种行为学范式与分子生物学技术相结合的策略。行为学评估包括：旷场实验（open field test, OF）用于检测自发运动活性；明暗箱实验（light-dark box test, LDB）、高架十字迷宫实验（elevated plus maze test, EPM）和社交互动实验（social interaction test, SI）用于评估焦虑样行为；悬尾实验（tail suspension test, TST）用于评估抑郁样行为。分子分析方面，采用实时荧光定量PCR（qPCR）技术检测AMY中GABAA受体α2（Gabra2）和γ2（Gabrg2）亚基的基因表达，以及急性束缚应激（acute restraint stress, ARS）后室旁核（paraventricular nucleus, PVN）中编码促肾上腺皮质激素释放因子的Crf基因和海马（hippocampus, HIP）中编码糖皮质激素受体的Nr3c1基因的表达水平。实验动物为6周龄雄性和雌性GPR55KO及野生型（wild-type, WT）C57BL/6J小鼠，GPR55KO小鼠由King's College London的Shanta Persaud惠赠。行为学队列的脑组织在行为学测试全部完成后次日采集，以反映基础条件下的基因表达；应激队列的脑组织在束缚应激结束后2.5小时采集。

**三、研究结果**

**3.1 旷场实验**：GPR55KO与WT小鼠在总移动距离上无显著组间差异（Kruskal-Wallis检验，H = 0.99, df = 3, p = 0.804），表明各基因型和性别的基础运动活性相似，后续行为学差异不归因于运动功能的改变。

**3.2 明暗箱实验**：GPR55KO小鼠在明箱停留时间显著少于WT小鼠，该效应在两种性别中均存在（双因素ANOVA，基因型F_(1,38) = 36.231, p < 0.001）；箱间转换次数虽存在基因型主效应，但事后比较未发现显著组间差异。该结果表明GPR55缺失增强了焦虑样行为。

**3.3 高架十字迷宫实验**：GPR55KO小鼠在开臂停留时间较WT显著减少，且不受性别影响（双因素ANOVA，基因型F_(1,38) = 16.931, p < 0.001）；臂间转换次数在各组间相当，提示探索活性保持完好。该结果进一步验证了GPR55缺失的促焦虑效应。

**3.4 社交互动实验**：GPR55KO小鼠的社交互动时间和互动次数均较WT显著减少（互动时间：基因型F_(1,17) = 43.629, p < 0.001；互动次数：基因型F_(1,17) = 12.093, p = 0.003），表明GPR55缺失同样增强了社交情境中的焦虑样反应。

**3.5 悬尾实验**：GPR55KO小鼠的不动时间较WT显著延长（双因素ANOVA，基因型F_(1,33) = 36.584, p < 0.001），且效应在性别间一致，提示GPR55缺失增强了抑郁样表型（行为绝望）。

**3.6 杏仁核GABA能基因表达分析**：GPR55KO小鼠AMY中GABAAα2亚基基因表达显著高于WT（双因素ANOVA，基因型F_(1,37) = 11.386, p = 0.002），且不受性别影响；GABAAγ2亚基表达不受基因型影响，但存在显著的性别主效应（性别F_(1,36) = 17.424, p < 0.001）。该结果揭示GPR55缺失特异性上调了与焦虑调节密切相关的GABAAα2亚基表达。

**3.7 HPA轴相关基因表达分析**：在雄性小鼠中，急性束缚应激显著增加PVN中Crf表达且与基因型无关；GPR55KO雄性基础Crf水平低于WT雄性，但应激诱导的反应幅度在基因型间相当。在雌性小鼠中，束缚应激显著增加Crf表达且与基因型无关。三因素ANOVA分析显示存在显著的性别×基因型交互作用（F_1,71 = 7.625, p = 0.007），支持基础Crf表达因性别和基因型而异。在Nr3c1表达方面，束缚应激在两种性别的各基因型中均显著降低HIP中Nr3c1表达水平，且无基因型依赖效应。这些结果共同表明，GPR55缺失不改变HPA轴对急性应激的转录反应，但在雄性中影响基础Crf水平。

**四、讨论与结论**

本研究表明GPR55在情绪行为调节中发挥重要作用。GPR55基因缺失在多种行为学范式中一致地增强了焦虑样和抑郁样表型，并伴随AMY中GABAAα2亚基表达的上调，而HPA轴对急性应激的转录反应得以保留。但GPR55缺失在雄性小鼠中降低了PVN的基础Crf表达，提示存在性别相关的特异性差异。

这些行为学结果与既往药理学研究一致：GPR55激活产生抗焦虑和抗抑郁样效应，而GPR55拮抗或抑制则产生相反的行为结局。GABA能系统在情绪行为调节中发挥基础性作用，抑制性神经传递的紊乱与焦虑和情绪障碍密切相关。GABAA受体的α2和γ2亚基参与抗焦虑反应，是苯二氮?类药物的关键分子靶点。GPR55KO小鼠AMY中GABAAα2亚基表达显著上调，提示GPR55缺失与情绪处理边缘环路中GABA能标志物的改变相关。尽管GPR55与GABAA受体之间的直接分子相互作用尚未被充分表征，但既往证据表明GPR55信号可调节神经元兴奋性和突触可塑性，这些过程关键依赖于抑制性GABA能回路。

在HPA轴方面，WT和GPR55KO小鼠在急性束缚应激后均表现出PVN中Crf表达增加和HIP中Nr3c1表达降低，与已确立的急性应激转录特征一致，表明GPR55缺失不损害应激诱导的HPA轴转录反应。雄性GPR55KO小鼠基础Crf水平的降低可能反映了一种 altered 应激设定点，该改变可能有助于增强焦虑和抑郁样表型的易感性，而非反映急性应激诱导基因表达谱的改变。

**研究结论：** 本研究将GPR55鉴定为情绪行为的潜在调节因子，其基因缺失导致焦虑样和抑郁样表型增强，伴随杏仁核GABAAα2表达的改变，同时保留了HPA轴对急性应激的适当转录反应。这些发现表明GPR55有助于调节情绪反应性的抑制性和应激相关回路的精细调控。然而，本研究存在若干局限性：全局性敲除模型限制了关于区域或细胞类型特异性机制的结论；分子分析仅限于基因表达水平；社交互动实验样本量较小可能降低检测性别与基因型间交互效应的敏感性；应激实验仅聚焦于急性范式。尽管如此，行为学与分子学发现的趋同支持GPR55可能代表焦虑和情绪相关障碍中具有药理学相关性的靶点，值得采用互补的遗传学和药理学方法进行进一步研究。