Molecular Psychiatry | 深圳先進院楊帆團隊揭示壓力應激導致焦慮與代謝異常的神經機制
北京時間2022年3月22日，中國科學院深圳先進技術研究院腦認知與腦疾病研究所、深港腦科學創新研究院楊帆課題組在Nature旗下的神經科學領域著名期刊Molecular Psychiatry (IF 15.9)上發表題為“Cav3.1-driven bursting firing in ventromedial hypothalamic neurons exerts dual control of anxiety-like behavior and energy expenditure”的最新研究成果。揭示了慢性壓力應激中下丘腦腹內側核團（Ventromedial hypothalamus, VMH）神經元的簇狀放電對焦慮及能量代謝的調控作用，而鈣離子通道Cav3.1在上述調控中扮演了重要角色。
該研究成果不僅深入解析了壓力應激導致焦慮與代謝異常的神經機制，也為干預焦慮應激相關疾病提供新的干預策略。深圳先進院楊帆研究員為論文的獨立通訊作者，深圳先進院邵杰博士、博士生高大雙與副研究員劉運輝為共同第一作者，深圳先進院為論文第一單位。
論文上線截圖
壓力應激導致的焦慮是一種常見的情緒狀態，但長期慢性的焦慮不僅會影響心理健康，也會對機體生理功能產生嚴重的負面作用。許多證據表明，當長期處于過度焦慮應激狀態時，機體的交感神經會過度興奮并導致糖脂代謝異常、內分泌紊亂、骨質流失等生理穩態失衡現象；然而壓力應激影響焦慮與代謝的神經機制至今尚不完全清楚。此外，近年來一系列研究還發現VMH在焦慮與代謝調節中能夠發揮重要作用，但其神經元在壓力應激下調節焦慮與能量代謝的神經機制也亟待深入解析。
通過研究，團隊首先發現了慢性壓力應激小鼠出現焦慮樣行為和代謝平衡異常（攝食減少，能量消耗降低），其VMH核團中簇狀放電神經元的比例和強度也會顯著上升。利用光遺傳技術調控VMH神經元可以誘發簇狀放電和VMH鈣活動增強；而持續誘發的簇狀放電則能夠模擬慢性壓力應激類似的焦慮樣行為以及代謝變化。
為進一步驗證簇狀放電的作用機制，研究團隊利用離體電生理、在體給藥、RNAi干擾等一系列技術發現鈣離子通道Cav3.1可介導VMH神經元簇狀放電；并且，Cav3.1表達下降會顯著降低焦慮小鼠VMH中簇狀放電神經元的比例，從而緩解小鼠的焦慮樣行為以及代謝異常。此外，慢性壓力應激小鼠長時間服用的抗焦慮藥物——氟西汀，則可以降低簇狀放電神經元比例，阻斷慢性壓力應激誘發的焦慮情緒并緩解外周能量代謝異常。綜上所述，本研究揭示了VMH核團神經元簇狀放電在調控慢性壓力應激誘導的焦慮樣行為及代謝改變中扮演的重要作用，同時也表明鈣離子通道Cav3.1可能作為臨床上干預焦慮應激疾病的潛在靶點。
VMH神經元簇狀放電調控焦慮樣行為及能量代謝
楊帆研究團隊長期開展中樞神經調控骨代謝的機制研究，前期楊帆團隊與合作者發現VMH參與慢性壓力應激引發焦慮和骨丟失的神經環路 (Journal of Clinical Investigation. 2020)、光調控甲狀旁腺素分泌干預骨丟失(Nature Communications. 2022)；目前最新研究是團隊基于前期基礎繼續深入探索“中樞神經系統調控外周代謝”領域的又一重要成果。
該研究課題獲得深圳先進院王立平研究員和浙江大學胡海嵐教授的寶貴建議與幫助，并獲得國家自然科學基金、中國科學院、廣東省及深圳市項目的支持。
