【原】bioRxiv丨上海交大李伟广团队揭示瑞马唑仑调节恐惧消退机制

脑声常谈 2024-05-11 发布于上海

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苯二氮卓类药物，通常用于抗焦虑药物，可阻碍条件性恐惧消退，其潜在的回路机制尚不清楚。

基于此，2024年5月7日上海交通大学脑科学转化研究院研究员李伟广研究团队在bioRxiv杂志发表了“An ultra-short-acting benzodiazepine in thalamic nucleus reuniens undermines fear extinction via intermediation of hippocamposeptal circuits”揭示了丘脑核仁中的超短效苯二氮卓类药物通过海马间隔回路调节破坏恐惧消退。

瑞马唑仑是一种新型的超短效苯二氮卓类麻醉剂，作者研究了它在恐惧消退过程中对丘脑核仁（RE）和相互连接的海马间隔回路的影响。通过减少通过A型GABA受体的RE激活来阻止恐惧消退。瑞马唑仑增强了从侧隔（LS）到RE的长期GABA能抑制，这是恐惧消退的基础。RE投射到腹侧海马（vHPC），反过来又向LS的GABA能神经元发送具有前馈抑制特征的投射。这与从LS到RE的远程GABA能投射相结合，共同构成了一个整体的正反馈回路结构，促进恐惧消退。

图一瑞马唑仑可以抑制恐惧的消退，并改变相关的大脑区域的活动

对瑞马唑仑对恐惧消退的药理作用的研究，首先需要进行仔细的剂量筛选，以确保其在不影响注射后整体运动活动的情况下对恐惧消退疗效的影响。腹腔注射剂量为2至8 mg/kg，在旷场试验中4 mg/kg不影响整体运动活动，而高剂量会影响整体运动活动。作者采用听觉恐惧条件反射范式评估瑞马唑仑在恐惧消退学习和提取过程中对僵直反应的影响。在恐惧条件反射的第1天，小鼠被单独放置在一个条件反射室（背景a）中，并暴露于5个CS中，每一种都与足部电击配对。这导致条件反射试验中僵直逐渐增加，表明成功获得条件反射恐惧。随后，小鼠在一个新的环境（环境B）中进行了测试单独暴露于CS，没有足部电击，进行12次试验。瑞马唑仑全身注射剂量为4 mg/kg可明显抑制恐惧消退。在第3天，瑞马唑仑处理的小鼠在消退提取过程中表现出较高的僵直水平。作者进行免疫组化方法评估活性诱导的即刻早期基因c-fos的表达，发现RE和vHPC的神经元激活显著减少。与后RE相比，前RE对瑞马唑仑的反应更为明显。这些结果表明，瑞马唑仑诱导了与恐惧消退相关的不同大脑区域的神经元激活的重构。在消退学习和提取过程中，用瑞马唑仑处理的小鼠的僵直水平明显高于对照小鼠。这些结果表明，在最初的消退学习之前服用瑞马唑仑会阻碍消退学习并扰乱随后的消退恢复过程。

图二瑞马唑仑增强电诱发的GABA能抑制性突触后电流，降低RE神经元的神经元兴奋性

为了阐明瑞马唑仑对RE的药理影响，作者通过测量含有RE的脑切片中的电诱发的抑制性突触后电流来研究其对GABA能抑制的影响。与对照组相比，瑞马唑仑增加了eIPSCs的振幅，并延长了其衰减时间。这些结果表明瑞马唑仑增强了RE中GABA能传递。相比之下，瑞马唑仑并不影响电诱发的兴奋性突触后电流（eEPSCs）。这些结果表明了瑞马唑仑对GABA_ARs调控的特异性。为了进一步探讨瑞马唑仑在恐惧消退过程中对RE神经元兴奋性的影响，作者还记录了逐步去极化电流注射后RE神经元的诱发尖峰。瑞马唑仑减少了去极化诱导的神经元峰值放电。

图三瑞马唑仑增强了从LS到RE vHPC的长期GABA能抑制，阻碍恐惧消退

作者采用逆行示踪的方法，在不同的皮层和皮层下区域发现了投射到RE的神经元。在皮层区域内，RE神经元接收到来自mPFC的投射，包括前边缘和边缘下区域，以及扣带皮层。相比之下，来自躯体感觉皮层的输入相对较少，但来自运动皮层、外层皮层、听觉皮层、边缘皮层和外侧眶皮层的输入更广泛。在丘脑区域内，RE神经元接收到来自外侧隔核的最广泛的输入，而来自内侧隔核的输入明显更少。此外，RE神经元接收到来自中脑导水管周围灰质（PAG）的大量输入，这表明RE发挥了不同的作用。RE神经元也接收到了来自背侧海马和腹侧海马的输入，提示RE与海马之间存在潜在的信号整合。对RE神经元进行全细胞电生理记录，而RE中的LS轴突终末被光遗传激活。在RE神经元中观察到光诱发的抑制性突触后电流（oIPSCs）。这些结果表明，LS对RE神经元提供了大量的长期GABA能抑制，瑞马唑仑可增强其功能，可能是恐惧消退行为调节的基础。为了进一步验证LS→RE投射在恐惧消退中的作用，将AAV-Syn-ChR2-EGFP病毒注入LS中，在LS投射神经元中表达ChR2-EGFP，并将光纤植入RE中，使LS→RE投射能够被光激活。与注射AAV-SynEGFP的对照组相比，光遗传激活LS→RE通路阻碍了恐惧消退，LS→RE通路的光遗传激活并不影响旷场试验中的行为。因此，瑞马唑仑能够增强GABA能LS→RE投射，从而减少恐惧消退。