Molecular Psychiatry | 深圳先进院杨帆团队揭示压力应激导致焦虑与代谢异常的神经机制
by 邵杰 | 2022-03-23
北京时间2022年3月22日，中国科学院深圳先进技术研究院脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院杨帆课题组在Nature旗下的神经科学领域著名期刊Molecular Psychiatry (IF 15.9)上发表题为“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。揭示了慢性压力应激中下丘脑腹内侧核团（Ventromedial hypothalamus, VMH）神经元的簇状放电对焦虑及能量代谢的调控作用，而钙离子通道Cav3.1在上述调控中扮演了重要角色。
文章首页截图
该研究成果不仅深入解析了压力应激导致焦虑与代谢异常的神经机制，也为干预焦虑应激相关疾病提供新的干预策略。深圳先进院杨帆研究员为论文的独立通讯作者，深圳先进院邵杰博士、博士生高大双与副研究员刘运辉为共同第一作者，深圳先进院为论文第一单位。
团队合影
杨帆（通讯作者，左四），邵杰（第一作者，左一），高大双（第一作者，右二），刘运辉（第一作者，右三），张路（左三），胡楠（左二），梁烔舟（右一）
压力应激导致的焦虑是一种常见的情绪状态，但长期慢性的焦虑不仅会影响心理健康，也会对机体生理功能产生严重的负面作用。许多证据表明，当长期处于过度焦虑应激状态时，机体的交感神经会过度兴奋并导致糖脂代谢异常、内分泌紊乱、骨质流失等生理稳态失衡现象；然而压力应激影响焦虑与代谢的神经机制至今尚不完全清楚。此外，近年来一系列研究还发现VMH在焦虑与代谢调节中能够发挥重要作用，但其神经元在压力应激下调节焦虑与能量代谢的神经机制也亟待深入解析。
通过研究，团队首先发现了慢性压力应激小鼠出现焦虑样行为和代谢平衡异常（摄食减少，能量消耗降低），其VMH核团中簇状放电神经元的比例和强度也会显著上升。利用光遗传技术调控VMH神经元可以诱发簇状放电和VMH钙活动增强；而持续诱发的簇状放电则能够模拟慢性压力应激类似的焦虑样行为以及代谢变化。
为进一步验证簇状放电的作用机制，研究团队利用离体电生理、在体给药、RNAi干扰等一系列技术发现钙离子通道Cav3.1可介导VMH神经元簇状放电；并且，Cav3.1表达下降会显著降低焦虑小鼠VMH中簇状放电神经元的比例，从而缓解小鼠的焦虑样行为以及代谢异常。此外，慢性压力应激小鼠长时间服用的抗焦虑药物——氟西汀，则可以降低簇状放电神经元比例，阻断慢性压力应激诱发的焦虑情绪并缓解外周能量代谢异常。综上所述，本研究揭示了VMH核团神经元簇状放电在调控慢性压力应激诱导的焦虑样行为及代谢改变中扮演的重要作用，同时也表明钙离子通道Cav3.1可能作为临床上干预焦虑应激疾病的潜在靶点
VMH神经元簇状放电调控焦虑样行为及能量代谢
杨帆研究团队长期开展中枢神经调控骨代谢的机制研究，前期杨帆团队与合作者发现VMH参与慢性压力应激引发焦虑和骨丢失的神经环路 (Journal of Clinical Investigation. 2020)、光调控甲状旁腺素分泌干预骨丢失(Nature Communications. 2022)；目前最新研究是团队基于前期基础继续深入探索“中枢神经系统调控外周代谢”领域的又一重要成果。
该研究课题获得深圳先进院王立平研究员和浙江大学胡海岚教授的宝贵建议与帮助，并获得国家自然科学基金、中国科学院、广东省及深圳市项目的支持。