泡面头条

2024年2月15日，北京基础医学研究所认知与脑科学中心在Molecular psychiatry发表 “NAc-DBS corrects depression-like behaviors in CUMS mouse model via disinhibition of DA neurons in the VTA”，揭示了NAc-DBS通过去抑制VTA中的DA神经元来缓解CUMS造模小鼠的抑郁样行为。

重度抑郁（MDD）的特征是多种衰弱症状，包括动机丧失和快感缺乏症。MDD可能与奖赏系统–多巴胺能中脑边缘通路的异常有关，其中伏隔核和腹侧被盖区起主要作用，深部脑刺激可减轻MDD的抑郁症状。然而，这种DBS的作用机制尚不明确。作者使用慢性不可预测轻度应激（CUMS）小鼠模型，将行为、体内微透析与高性能液体相结合，研究了 NAc-DBS 对 CUMS 诱导的多维抑郁样表型的行为和神经生物学影响。发现在CUMS小鼠中，长期和重复而非单一的NAc-DBS在CUMS小鼠中诱导了强大的抗抑郁反应。此外，即使是单次试验NAc-DBS也导致γ-氨基丁酸神经递质的升高，并伴随着VTA中多巴胺神经元活性的增加。抑制VTA-GABA神经元中GABA_A受体活性和敲低GABA_A-α1基因均阻断了NAc-DBS对CUMS小鼠的抗抑郁作用。研究结果表明，NAc-DBS可以通过调节VTA中GABA的水平和VTA-GABA的活性来解除对VTA-DA神经元的抑制，最终可纠正CUMS小鼠模型中的抑郁样行为。

图一 NAc-DBS减少了CUMS小鼠的抑郁样行为

在CUMS模型建立两周后，使用一系列行为测试来监测植入刺激电极的小鼠的抑郁样表现。与野生型小鼠相比，CUMS小鼠在悬尾试验（TST）和强迫游泳试验（FST）中不动时间增加，糖水偏好降低。此外，CUMS小鼠在矿场试验中总距离、中心距离和在中心停留的时间的减少。这些结果表明，在2周CUMS造模后，易感小鼠奖励敏感性或快感缺乏逐渐下降，绝望和无助水平升高。接下来，作者研究了高频依赖的NAc-DBS的长期影响是否会改变CUMS小鼠的抑郁样行为。单次疗程的高频依赖的NAc-DBS或长期、低频刺激没有效果。发现DBS并没有有效地改善连续刺激1周后CUMS小鼠的抑郁样行为。相比之下，接受重复NAc-DBS的CUMS小鼠显示出蔗糖消耗增加和运动活动的增加，与WT小鼠相比，其恢复到正常水平。此外，DBS处理也逆转了CUMS造模鼠在TST和FST中不动时间的减少。研究结果表明，慢性和高频依赖的NAc-DBS具有强大的抗抑郁作用。

图二 NAc-DBS的单次试验同时增加了VTA中GABA神经递质和多巴胺能神经元的活性水平

为了评估NAc-DBS对VTA中GABA神经递质水平的影响，在30 min的第一个样本收集，与对照组相比，观察到接受刺激治疗一次（即WT+DBS）的WT小鼠VTA中GABA神经递质水平显着增加。然而，在下一次样本采集的第二个30 min期间，两组之间的GABA神经递质水平没有显著差异。在对照组小鼠和NAc-DBS治疗小鼠中，同一组的两个样本之间的GABA神经递质水平在30 min后显著降低。这些结果表明，急性电刺激NAc可显著增加WT小鼠VTA中GABA神经递质的水平，但这种增加的GABA将在短时间内显著降低。作者通过免疫组化方法证实了CaMP6在VTA-GABA和VTA-DA神经元中的细胞特异性表达。光纤记录评估了清醒小鼠对急性NAc-DABS治疗的VTA-GABA和VTA-DA神经元的实时活性。在VTA-GABA神经元中，GCaMP6的荧光强度表现出持续而缓慢的下降。在DBS_ON期间，VTA-GABA神经元的活动发生了明显的变化。然而，VTA-DA神经元中表达的CaMP6荧光增加在3-6秒内迅速消失，表明神经元快速且短暂的激活。

图三 敲除GABA_A-α1，阻断了长期和高频依赖的NAc-DBS抗抑郁作用

为了确定NAc-DBS是否通过降低VTA GABA能中间神经元的活性来增加VTA-DA神经元的活性，作者敲除VTA-GABA神经元中GABA_A受体-α1基因的表达。发现阻断GABA_A-α1逆转了DBS诱导的行为改变。然而，在2周连续NAc-DBS干预后，提前注射慢病毒的CUMS小鼠没有表现出改善抑郁症状。与CUMS小鼠模型组相比，NAc-DBS可逆转。这些结果表明，通过特异性敲低GABA_A-α1基因和随后下调VTA_GABA神经元中GABA_A-α1的表达，均阻断了DBS对CUMS诱导的抑郁表型的抗抑郁作用。结果表明，GABA_A-α1受体可能在DBS诱导的功能连通性中起着重要作用。

图四 VTA-GABA神经元中的GABA_A-α1受体介导了NAc-DBS对VTA-DA神经元的去抑制过程

为了进一步阐明NAc-DBS对CUMS小鼠模型纠正抑郁行为的影响是由VTA-GABA神经元抑制DA神经元，作者使用慢病毒敲除VTA-GABA神经元GABA_A α1亚基的表达，然后注射rAAV2/9-mTh-GCaMP6m和在VTA中植入光纤。GABA_A-α1的敲除VTA-GABA神经元中的基因导致NAc-DBS不能增加VTA-DA神经元中钙信号，这些结果表明，在VTA-GABA神经元中敲除GABA_A-α1基因可以阻断NAc–DBS对VTA-DA神经元活性增加的影响。此外，在没有NAc–DBS的情况下，VTA-GABA神经元中GABA_A-α1基因的敲低并不影响DA神经元的功能活性。这些数据表明，NAc刺激的急性发作导致GABA神经递质水平的增加，并伴随着VTA中VTA-DA神经元活性的增加。GABA及其GABA_A受体可能参与了上述NAc-DBS发病的神经生物学过程。

总之，长期和高频率依赖的NAc-DBS可以挽救CUMS小鼠模型的抑郁相关行为。NAc-DBS的作用是通过包括NAc和VTA在内的奖赏回路介导的。此外，重复NAc–DBS后VTA中GABA神经递质水平和VTA-DA神经元活动的增强表明，长期的改变可能是NAc-DBS这些机制的重要组成部分。

文章来源

https:///10.1101/2021.12.01.470503

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