IG区域SCGN阳性神经元调控焦虑及社交功能

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背景:灰色被盖(Indusium griseum,IG)是一层附着在胼胝体背侧的灰质,由外侧纵纹(Lateral longitudinal stria,LLS)和内侧纵纹(Medial longitudinal stria,MLS)构成,属于边缘系统的组成部分。大量的研究都认为IG与海马存在着紧密的联系,是海马在发育过程中形成的延伸部分;在细胞层面,IG区域细胞的形态和分层排布与齿状回(Dentate gyrus,DG)有着极高的相似性。此外,IG在胼胝体的发育过程中发挥了重要的作用,IG的缺失或损毁会导致胼胝体发育不良。以往对于IG的研究主要集中在胚胎发育学和神经解剖学领域,关于IG在情感、运动、高级认知、学习记忆等边缘系统主导的功能中是否发挥作用并没有相关的研究,它的功能几乎是未知的。促泌素蛋白(Secretagogin,SCGN)是一种EF手型钙结合蛋白,在全身分布较为广泛,主要包括中枢神经系统、神经内分泌轴、消化道及前列腺。以往对于SCGN的研究主要集中在外周系统,比如作为消化道肿瘤的疾病标志物。虽然关于SCGN在中枢神经系统中所发挥的作用也有探索,但是整体来看依然比较匮乏,尤其是对于SCGN在情感、认知、学习记忆中所发挥作用的研究非常欠缺。最新的研究发现在IG区域的腹内侧区有特异的SCGN高表达。基于现阶段对边缘系统的研究以及边缘系统和慢性精神疾病间关系的研究取得的成果,我们提出科学问题:IG在情感、认知、学习记忆等高级神经活动中发挥了什么作用?IG所承担的功能是否受到SCGN的调控?对IG和SCGN同时展开研究可以在明确IG所发挥功能的同时,解决其背后的机制,是一项十分有意义的工作。目的:研究小鼠IG区域以及该区域SCGN阳性神经元在情感、认知、社交和工作记忆方面的发挥的作用。方法:结合光遗传和脑立体定位注射技术在C57小鼠IG区域表达光敏感蛋白(Nph R、Ch R2),分别使用586nm黄光抑制或者473nm蓝光激活IG区域的神经元活性,进行广泛的行为学筛查。利用免疫荧光染色技术验证IG区域分布的主要神经元及其类型。明确了该区域的神经元类型后,构建SCGN蛋白的sh RNA干扰质粒并包装成病毒,注射于C57小鼠IG区域,待病毒表达成功后进行行为学检测;同时我们利用CRISPR/Cas9技术构建了可以特异性标记SCGN神经元的SCGN-Flp小鼠,在3月龄的该小鼠IG区域注射过表达内向整流钾离子通道Kir2.1的flp重组酶依赖的腺相关病毒,如此便可以特异性地抑制该区域SCGN阳性神经元的活性,待病毒表达成功后进行行为学检测。行为学主要检测小鼠的情绪状态、运动能力、社交能力、认知功能以及学习记忆。结果:1.586nm黄光抑制IG区域的神经元活性导致小鼠的焦虑样行为及社交障碍;2.473nm蓝光激活IG区域的神经元对小鼠的情感、认知及社交功能没有影响;3.免疫荧光染色发现IG区域腹内侧及背外侧分布着大量的高表达SCGN的神经元,并且这群SCGN阳性神经元均为兴奋性的椎体神经元。4.使用sh RNA病毒敲降C57小鼠IG区域SCGN的表达,行为学结果表明实验组小鼠出现焦虑样行为和社交障碍。5.在SCGN-Flp小鼠IG区域注射flp重组酶依赖的腺相关病毒特异性抑制IG区域SCGN阳性神经元的活性,实验组小鼠表现出焦虑样行为和社交障碍。结论:1.IG区域的神经元影响小鼠的情绪状态与社交功能;2.IG区域的SCGN阳性神经元是一群兴奋性的锥体神经元;3.敲降小鼠IG区域的SCGN的表达导致焦虑样行为和社交障碍;4.特异性抑制小鼠IG区SCGN阳性神经元活性导致焦虑样行为和社交障碍。
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