【原】Neuron | 惊奇的新发现，Hugo A. Tejeda团队发现前额叶皮质强啡肽传递调控威胁行为

脑声常谈 2024-04-15 发布于上海

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2024年4月13日，美国国立精神卫生研究所Hugo A. Tejeda研究团队在Neuron发表了“Prefrontal cortical dynorphin peptidergic transmission constrains threat-driven behavioral and network states”，揭示了前额叶皮质强啡肽能传递限制了威胁驱动的行为和网络状态。

前额叶皮层（PFC）回路提供了自上而下的对威胁反应性的控制，该回路包括腹内侧PFC（vmPFC）回路，它在抑制恐惧相关的行为状态中发挥作用。Dynorphin（Dyn）参与了介导由严重威胁引起的负面情绪和非适应行为，并在边缘回路中表达，包括vmPFC。然而，在对vmPFC^Dyn表达神经元和Dyn传递如何检测威胁和调节防御行为表达中，尚不清楚。作者证明了Dyn细胞被威胁广泛激活，并在vmPFC中局部释放Dyn，以限制被动防御行为。进一步证明了vmPFC^D^yn介导的信号传导促进了vmPFC网络向恐惧相关状态的转换。总之，作者揭示了vmPFC ^Dyn神经元和Dyn强啡肽能传递通过vmPFC网络的状态驱动变化来抑制对威胁的防御行为。

图一 vmPFC^Dyn神经元的动态变化

Dyn / KOR系统与调节消极情绪状态和压力的厌恶成分有关。因为vmPFC是参与调节威胁反应的一个脑区，相对于整体vmPFC神经元，vmPFCDyn细胞是否优先被足电击和电击预测音调激活。在接受威胁（恐惧）条件反射的动物中，vmPFC^Dyn神经元对足部电击表现出兴奋性钙信号反应。在早期的试验中，GCaMP的活性略有增加。然而，在重复音震配对时，Ca²⁺活性在足部电击-预测音调呈现时增加。有趣的是，当在恐惧消退过程中被忽略时，vmPFC^Dyn神经元立即适应并停止了对足部电击预测音调的反应，尽管僵直行为没有变化。总的来说，这些研究表明，vmPFC^Dyn神经元对威胁和威胁预测音调做出反应，并随着威胁结果的变化而迅速减少其活动。接下来，作者确定了相对于整体vmPFC神经元，vmPFC^Dyn是否优先被足部电击和电击预测音调激活。这些结果表明，相对于vmPFC神经元的整体数量，vmPFC^Dyn神经元对威胁及其预测因子具有高度的敏感性。随着威胁结果的改变，vmPFC^Dyn神经元也会迅速适应它们的活动。

图二兴奋性和抑制性 mPFC^Dyn神经元的电生理特性

随后，作者利用RNA原位杂交技术探究mPFC中含有PDyn mRNA的神经元的分布。mPFC^Dyn神经元定位于不同的mPFC层，在II/III 的大多数细胞表达PDyn mRNA。为了探究PDyn mRNA在兴奋性和抑制性神经元中是否有差异表达，检测了PDyn mRNA与VGluT1和VGAT mRNA的共定位，它们分别是兴奋性和抑制性神经元的标记物。在VGluT1-和VGAT-阳性神经元中，总兴奋性和抑制性神经元的PDyn mRNA表达相似。II/III层包含更多的兴奋性mPFC^Dyn神经元，抑制性中间神经元由大量的亚群组成，其中表达PV和SST的神经元共构成了抑制性中间神经元。为了进一步分析表达PDyn mRNA的抑制性神经元的亚群，作者探究了PDyn mRNA是否与PV或SST mRNA共定位。发现PDyn mRNA主要局限于表达SSTmRNA的神经元，而在PV mRNA表达的神经元中稀疏表达。mPFC^Dyn/SST神经元在mPFC层间有差异定位，提示mPFC^Dyn/SST神经元代表了SST阳性中间神经元的一个亚群。mPFC^Dyn/SST神经元标记的方法主要标记非锥体神经元保留体细胞附近的树突分枝，而mPFC^Dyn/Exc神经元群体主要标记锥体神经元。这些结果表明Dyn在mPFC 的兴奋性和抑制性神经元中都有表达，这两种神经元都整合到局部回路中，其中Dyn的表达仅限于中间神经元。

图三威胁和威胁预测音触发Dyn/KOR介导的信号

如果vmPFC^Dyn神经元在足部电击应激期间释放Dyn，则应观察到KOR的激活。为此，作者利用KOR检测sensor kLight在威胁条件反射过程中监测Dyn / KOR动态。应用KOR激动剂U50,488导致荧光增加，该效应可被竞争性阿片受体拮抗剂纳洛酮或特异性KOR拮抗剂nor-BNI逆转。同样，Dyn A 1-17浴的应用增加了kLight荧光，而非阿片类作用的Dyn A 1-17 代谢物Dyn A 2-17没有影响。因此，kLight提供了Dyn诱导KOR激活的方法。作者随后进行了光纤记录法来验证该sensor，纳洛酮预处理可阻断U50、488诱导的荧光增加。在注射生理盐水的小鼠以及注射U50488的对照sensor kLight 0的小鼠中没有观察到荧光的变化。随后探究了威胁调节过程中的vmPFC Dyn / KOR动态。对vmPFC的光纤记录显示，小鼠最初对足部电击表现出荧光增加，但对足部电击预测音调有轻微的反应。随着音调-电击配对的增加，kLight响应是对音调呈现的响应，而在kLight 0控制传感器中没有观察到的效应。vmPFC^Dyn神经元Ca²⁺活动在电击遗漏时迅速减弱或被抑制。在vmPFC中表达kLaght1.2a的小鼠中，压力瞬态增加，而在基线记录中很少观察到瞬态。这在表达kLight 0的小鼠中没有观察到。以上结果表明，威胁激活vmPFC^Dyn神经元并导致局部KOR激活，可能是通过vmPFC^Dyn神经元释放的Dyn。