VTA瘦素敏感神经元投射到杏仁核和终纹床核的神经通路对焦虑行为和HPA轴的调节作用及机制研究

Anxiety disorders are the most common mental disorders, which pathological mechanisms are not clear. Dopaminergic neurons in the ventral tegmental area (VTA) play an important role in the regulation of emotional behaviors. In our previous study, we found that leptin signaling pathway in VTA regulates anxiety-related behaviors without affecting depression-related behaviors. Leptin receptor (LepRb) is expressed on VTA dopaminergic neurons and inhibits dopamine neuron activity. VTA LepRb neurons selectively project to the central nucleus of the amygdala (CeA) and the oval nucleus of the bed nucleus of the stria terminalis (ovBNST). In the present study, we will utilize DREADDs, behavioral tests, neurochemical detection methods and transgenic mouse models to investigate: 1) effect of excitatory or inhibitory of VTA⇒CeA and VTA⇒ovBNST LepRb neuron projection pathways on anxiety-related behaviors and the activity of the HPA axis; 2) effect of activation or deletion of VTA LepRb on stress induced VTA dopamine neuron firing, anxiety-related behaviors and HPA axis activation; 3) effect of activation or deletion of VTA LepRb on dopamine release, CRH neuron activation and CRH gene expression in CeA and ovBNST. This study will reveal the neural circuits and molecular mechanisms of VTA leptin sensitive neurons in emotional behavior and neuroendocrine regulation, and provide a new avenue for the development of anxiolytic drugs.

焦虑障碍是最常见的精神障碍，发病机制尚不清楚。腹侧被盖区（VTA）多巴胺能神经元在情绪行为调节中发挥重要作用。本课题组发现瘦素信号在VTA调节焦虑行为而不影响抑郁行为。瘦素受体（LepRb）在VTA多巴胺能神经元上表达并抑制神经元的电活动。VTA LepRb神经元选择性投射到中央杏仁核（CeA）和终纹床核卵圆核（ovBNST）。本课题拟应用药理遗传学（DREADDs）、行为学、神经化学等方法结合转基因小鼠模型，研究：① VTA LepRb神经元到CeA和ovBNST的投射通路对焦虑行为和HPA轴活性的影响；② VTA瘦素信号对应激诱导的多巴胺能神经元放电、焦虑行为和HPA轴活性的影响；③ VTA瘦素信号对多巴胺在CeA和ovBNST释放，CRH神经元激活及其基因表达的调节。本研究将揭示VTA瘦素敏感神经元调控情绪行为和神经内分泌新的神经环路分子机制，为开发新型抗焦虑药提供理论基础。

瘦素具有抗焦虑作用。我们的前期研究发现腹侧被盖区（VTA）的瘦素信号参与调控焦虑行为，但其具体的作用机制尚不清楚。在本项目的研究中，我们首先应用药理遗传学 （DREADDs）、行为学等方法考察了VTA Leprb神经元活性对焦虑行为的调控作用，发现抑制 VTA Leprb神经元具有抗焦虑作用，但对束缚应激诱导的HPA轴激活（血浆皮质酮升高）没有明显影响。我们之前的研究发现敲除VTA Leprb使小鼠产生焦虑样表型，为了阐明这一作用的神经环路机制，我们通过将表达CRE重组酶的逆行AAV病毒脑立体定位注射到VTA Leprb神经元投射的CeA或BNST脑区，从而特异性敲除VTA投射到CeA或BNST神经元中的Leprb，以考察VTA Leprb神经元到CeA或BNST的投射通路对焦虑行为的影响，结果显示特异性敲除这两条通路中的Leprb均可增加小鼠的焦虑行为。进一步应用Leprflox/flox, CRH-cre小鼠研究发现，抑制CeA CRH神经元活性能够缓解特异性敲除VTA Leprb诱导的小鼠焦虑行为，提示CeA CRH神经元可能参与VTA Leprb神经元对焦虑行为的调控。膜片钳记录发现瘦素能够降低VTA Leprb表达多巴胺能神经元的放电频率，对神经元起到抑制作用，这一结果与抑制VTA Leprb神经元产生抗焦虑作用相吻合。以上结果提示（1）VTA Lepb神经元通过到CeA和BNST的投射通路调控焦虑行为，且这一作用可能与其调控投射区的CRH神经元活性有关；（2）抑制VTA Leprb神经元具有抗焦虑样作用，但对应激诱导的HPA轴激活没有影响，同时瘦素能够抑制VTA Leprb神经元活性，提示这可能是其抗焦虑作用的机制之一。

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