Nature子刊！外侧隔核A2AR调控应激诱导抑郁样行为的新机制

据世界卫生组织2017年发布《抑郁症和其他常见精神障碍》报告所述，目前全球范围内约有3亿人罹患抑郁症；从 2015 年开始，在全球范围内，抑郁症已成为造成非致命性健康损失的最大单一因素。而抑郁症的发生的神经和分子机制并不明确，已用于治疗的经典抗抑郁药物也存在诸多缺点。因此，在抑郁症的预防、诊断和治疗等多个阶段都需要更加广泛和深入的研究。

2023年4月5日，温州医科大学眼视光学院（生物医学工程学院）、附属眼视光医院陈江帆/郭卫团队在Nature Communications发表题为“Lateral septum adenosine A_2A receptors control stress-induced depressive-like behaviors via signaling to the hypothalamus and habenula”的论文，首次揭示并阐明了异常高表达的外侧隔区（Lateral septum，LS）腺苷A_2A受体（adenosine A_2A receptors，A_2AR）可导致抑郁的发生，这种作用主要是通过增加A_2AR阳性神经元活性进而抑制周围神经元活性，并通过协调下丘脑和外侧缰核神经环路而实现。

该团队2022年8月发表的“Genetic tagging of the adenosine A_2A receptor reveals its heterogeneous expression in brain regions”一文中，通过利用基因编辑技术构建的腺苷A_2AR标签小鼠（A_2AR-tag小鼠）发现了A_2AR在LS中的表达。

腺苷广泛存在于细胞外液中，通过A1、A2A、A2B和A3四种受体发挥多种不同效应。腺苷A2A受体(A2AR)是G蛋白偶联受体的一种，表达在外周和中枢神经系统中，A2AR与抑郁症的发生密切相关。

图一 LS中的A2AR⁺主要输入到DMH和LHb

作者之前的研究表明，A2AR 阳性 (A2AR⁺) 神经元约占LS中神经元的百分之一，为了识别LS-A2AR+神经元的投射区域，将 rAAV2/9-hSyn-DIO-EYFP 注射到A2AR-Cre鼠的LS中，病毒注射后三周，EYFP 阳性轴突纤维（即来自 LS-A2AR⁺神经元）仅在DMH和LHb（图1a）。为了进一步验证 LS-A2AR⁺神经元与DMH或LHb之间的直接联系，作者将绿色逆行示踪剂重组霍乱毒素亚基 B (CTB-488) 注射到 A2AR-tag鼠的DMH或LHb中，五天后观察到 CTB 和 HA 荧光在 LS 中的共同定位，证实了从 LS-A2AR⁺神经元到 LHb 和 DMH 的直接投射。

图二 LS 中A2AR的激活在抑制周围的神经元基础上增加了LS-A2AR⁺神经元的放电频率

为了探索LS中A2AR信号的细胞效应，对注射了 rAAV2/9-hSyn-DIO-EYFP 到 LS 的成年A2AR-Cre小鼠的急性脑切片进行体外电生理记录，确定了A2AR激动剂CGS21680对LS-A2AR⁺神经元放电的影响。发现A2AR⁺神经元具有长而多的分支，随后的切片免疫荧光染色与GAD共定位显示，背侧 LS-A2AR⁺神经元是 GABA 能神经元，表明背侧 LS 仅由抑制性神经元组成。从单个记录细胞中分离的总 mRNA 的单细胞 RT-PCR分析也证实所有记录的EYFP阳性细胞都是 GABA 能神经元（图 2c）CGS21680 (30 nM) 对 A2AR 的激活显着增加了 EYFP 阳性神经元的放电频率（图 2d），A2AR激动剂可激活LS-A2AR阳性神经元，并抑制附近神经元活性。LS脑区注射A2AR激动剂后神经元活性明显降低，而LH和DMH脑区神经元活性增加。

图三 LS中注射CGS21680增加LHb和DMH中的c-Fos表达

为了探究A2AR对LS整体活性的影响，作者测量了CGS21680的LS局部输注后C57BL/6 J小鼠LS中的c-Fos表达。与对照组的小鼠相比，LHb和 DMH 中c-Fos表达的明显上调。

图四   LS-A2AR+ 神经元活性的光遗传学调节抑郁样表型

接下来通过光遗传学操纵 LS-A2AR⁺神经元的活动，以确定它们在调节抑郁行为中的选择性作用。双侧注射病毒和光纤，病毒表达三周，显示 ChR2 阳性神经元（绿色）和光纤定位的代表性荧光图像。LS-A2AR-DMH或LS-A2AR-LHb环路具有调控抑郁行为作用。光激活LS-A2AR阳性神经元可增加小鼠在悬尾实验中的不动时间，不影响其运动能力。而抑制该类型神经元则降低小鼠在悬尾实验中的不动时间。激活LS-A2AR-DMH或LS-A2AR-LHb环路后同样可增加小鼠在悬尾实验中的不动时间，抑制上述两种神经环路后均可降低不动时间，表明LS-A2AR阳性神经元调控抑郁样行为。

图5 A2AR在慢性束缚应激的小鼠的LS中被选择性上调

由于 A2AR 的上调是脑部疾病发作时脑回路功能障碍的生物标志物，因此测试 A2AR 是否是由应激条件触发的诱导因子具有相关性。量化了两个慢性应激小鼠模型中与情绪处理相关的多个脑区A2AR密度的变化。行为测试后，立即处死小鼠，并在几个与情绪相关的大脑区域（包括隔核、前额叶皮层 (PFC)、海马体和纹状体）检测A2AR密度。在PFC中也观察到A2AR上调的趋势，纹状体和海马体中的A2AR水平保持不变，只有隔区的A2AR明显增加。

图六  A2AR在LS过表达诱导抑郁样行为 

接下来研究了 LS 中的 A2AR 过度表达是否足以引发抑郁样行为。因此，LS 中的 A2AR 过表达足以诱导抑郁样行为，表明 LS 中的 A2AR 上调是一种调节剂，而不仅仅是抑郁样行为的生物标志物。

图七   A2AR在LS选择性敲低缓解抑郁样行为

为了进一步测试体内内源性A2AR活性的功能，作者通过注射病毒局部敲低LS-A2AR，确定了LS-A2AR的shRNA 敲低对抑郁样行为的影响。总之，LS 中 A2AR的选择性敲低产生了抗抑郁样行为。

图八  LS 中A2AR的局部药理学失活缓解抑郁样表型

为了探索靶向 LS-A2AR 的药理学转化潜力，局部应用的 A2AR 拮抗剂 KW6002（最近被美国FDA批准的抗帕金森病药物）逆转慢性应激诱导的抑郁表型的能力。雄性C57BL/6 J小鼠首先连续 14 天暴露于CRS或无压力刺激，具有确认的抑郁样表型或对照（即无应激）小鼠的 CRS 小鼠被随机分配接受 KW6002 治疗。KW6002优先恢复CRS诱导的抑郁样行为。因此，LS-A2AR的药理学阻断可以逆转由CRS引起的抑郁样表型。

总之，这项研究首次揭示了LS A_2AR通过直接投射到DMH和LHb来介导抑郁样行为，完善了A_2AR调控抑郁的神经环路机制。同时证实了LS A_2AR对抑郁调控的充分必要性，鉴于A_2AR拮抗剂的临床安全性，该研究为靶向LS-A_2AR信号来治疗抑郁症提供了可能。

文章来源

DOI：10.1038/s41467-023-37601-x