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钙调蛋白激酶家族在抑郁症中起关键作用

日期:2013-09-02 00:00:00

中科院神经科学研究所胡海岚研究组近期研究表明,通过蛋白定量质谱分析,脑区定点基因表达,电生理以及行为学等手段发现并证明了钙调蛋白激酶家族成员 βCaMKII 在抑郁核心症状的形成中起关键作用。相关文章发表在2013年8月30日的《science》上。

现代社会中,抑郁症的发病率越来越普遍,并且成为影响人类生活最严重的精神疾病之一,但人们对于抑郁症的成因一直没有明确的认识。最新的观点认为抑郁症的成因主要是大脑在响应外界刺激比如压力时因为某些分子及细胞水平的可塑性变化,最终导致特定大脑环路的神经活动发生了病理性的改变。

近年来,外侧缰核(LHb),作为从前脑边缘系统向众多中脑单胺能中心传递信息的核心脑区,被认为是研究抑郁症病理以及治疗的关键区域。神经影像学以及抑郁动物模型中的研究表明,在抑郁状态下缰核的代谢过度兴奋,并且缰核神经元的突触传递效率与动作电位输出均出现增强。对于这些现象背后分子机制的研究将对进一步认识以及治疗抑郁症有着非常重要的意义。

在这项研究中,胡海岚研究组的博士生李坤,周涛首先与美国 Scripps 研究所 John Yates 实验室的廖鲁剑及 Catherine Wong 合作,使用蛋白定量质谱在天生抑郁大鼠模型(由美国 Fritz Henn 教授提供)的缰核中筛选出了一系列表达异常的分子,并经过western免疫印记技术确认了 βCaMKII 在抑郁动物模型的外侧缰核中表达显著上调。

为了进一步明确 βCaMKII 表达变化与抑郁表型的关系,李坤与周涛构建了高效的病毒载体并在老鼠的外侧缰核进行定点注射,结果表明在外侧缰核过表达 βCaMKII 可以诱导正常老鼠在糖水偏好实验与强迫游泳实验中表现出快感缺失与行为绝望等抑郁症的核心症状。这一诱导作用具有亚型特异性,因为过表达 CaMKII 家族的另一亚型分子a CaMKII 并不会引起抑郁症状。

电生理记录显示,过表达 βCaMKII 后外侧缰核神经元的突触传递与动作电位输出也明显增强。反之,如果利用RNA干扰技术降低抑郁动物模型的外侧缰核中 βCaMKII 的水平,则可以逆转这些动物的抑郁行为表型。

同时,降低 βCaMKII 的激酶活性以及阻断 βCaMKII 的下游分子谷氨酸受体 GluR1 也可以达到同样的抗抑郁效果。该研究提示了这样一种模型,在外侧缰核中 βCaMKII 的表达上调通过促进 GluR1 上膜等变化导致缰核的过度兴奋,从而增强了对下游脑区腹侧被盖区VTA与中缝背核DR的抑制,进而导致了快感缺失与行为绝望等抑郁的核心症状 (图1)。

这项研究工作结合了分子、行为和电生理等多层面手段,首次确定了 βCaMKII 是导致缰核过度兴奋和抑郁表型的关键分子,为理解抑郁症的发病机理以及治疗抑郁症的核心症状提供了新的视角和分子靶点。

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