内侧前额叶皮层中胆囊收缩素的上调导致神经连接蛋白3 R451C敲入小鼠中社交挫败诱导的焦虑易感性

Cholecystokinin upregulation in mPFC leads to social defeat-induced anxiety susceptibility in neuroligin 3 R451C knockin mice.

作者信息Yuzhen Fu, Yuke Xu, Huiyi Li, Kaipeng Jiang, Qun Yang, Zhiyuan Li, Jialin Chen, Yingwei Ju, Keying Xu, Hangtian Yan, Jiali Ge, Sien Li, Kexian Yan, Wenjie Dou, Xintai Wang, Jianhong Luo, Baoming Li, Wei Cao
PMID41699722
发布时间2026-02-16
DOI10.1186/s13229-026-00708-1

实验完整度

包含免疫组化追踪发育轨迹、行为学(高架十字迷宫等)评估焦虑、光纤光度记录CCK分泌、病毒介导的敲低/过表达功能验证等多个独立证据层级。

主要模型

NL3 R451C敲入小鼠 CD1攻击鼠 mPFC脑区

重点核对

小鼠品系:B6;129-Nlgn3tm1Sud/J(NL3 R451C KI),C57BL/6J背景 SDS范式:两回合社交挫败,每回合2分钟,间隔5分钟 行为测试时间点:青春期P35-45,成年P60-70或P80-90 病毒注射协调:AP +1.90 mm, ML ±0.40 mm, DV -2.20 mm Cck shRNA靶序列:5'-GCGCACTGCTAGCGCGATACA-3'

摘要

背景:焦虑是自闭症谱系障碍(ASD)中普遍存在且临床上令人衰弱的共病,但其潜在的神经生物学机制尚未完全阐明。本研究旨在探讨内侧前额叶皮层(mPFC)内失调的胆囊收缩素(CCK)信号在介导ASD中应激诱导的焦虑易感性中的作用。方法:使用Neuroligin 3 R451C敲入(KI)小鼠(一种经基因验证的ASD模型),我们通过免疫组织化学检查了mPFC中表达CCK的神经元的发育轨迹。采用高架十字迷宫测试评估发育阶段的基线焦虑和对社交挫败应激(SDS)的易感性。采用体内光纤光度法监测SDS诱导的mPFC CCK分泌动态。功能操作包括通过病毒介导的基因转移在mPFC兴奋性神经元中靶向敲低和过表达Cck。结果:我们证明了mPFC中表达CCK的兴奋性神经元存在发育扰动:在野生型(WT)小鼠中,其密度在出生后早期急剧增加,在青春期稳定,通常在成年期下降,但在成年KI对应小鼠中仍持续升高。与此异常一致,成年WT小鼠比其青少年对应小鼠表现出对社交挫败应激(SDS)更大的恢复力,而KI小鼠在整个成年期维持较高的焦虑易感性——尽管没有表现出基线焦虑。值得注意的是,SDS在成年KI小鼠中引发mPFC CCK分泌的快速和过度的激增,而WT对照表现出延迟和迟钝的反应。在成年KI小鼠的mPFC兴奋性神经元中靶向敲低Cck显著改善了SDS诱导的焦虑样行为,而在成年WT动物中过表达Cck则重现了致焦虑表型。局限性:所有实验均在雄性小鼠中进行。鉴于ASD和焦虑症患病率中充分记录的性别差异,需要进一步研究以确定类似效应是否发生在雌性中。结论:这些发现表明mPFC内失调的CCK信号是ASD中应激诱导焦虑的机制基础,并为理解与这种情况相关的情感脆弱性增加提供了神经生物学框架。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
mPFC中失调的CCK信号是否介导ASD中应激诱导的焦虑易感性?
核心机制
NL3 R451C突变导致mPFC中CCK阳性兴奋性神经元持续增多,并在社交挫败应激时CCK分泌过度,从而增强焦虑易感性。
主要证据
免疫组化显示成年KI小鼠mPFC中CCK阳性兴奋性神经元增多;光纤光度记录显示SDS时KI小鼠mPFC CCK分泌快速且过度增加;敲低Cck改善焦虑样行为,过表达Cck诱导焦虑样行为。
研究意义
该研究将mPFC CCK信号失调确定为ASD中应激诱导焦虑的机制基础,并提出CCK信号通路作为潜在治疗靶点。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

模型验证

验证NL3 R451C KI小鼠模型的基因型和蛋白表达水平。

通过PCR确认R451C KI等位基因的存在,并通过Western blot分析新皮层组织中NL3蛋白水平。

2

CCK阳性神经元发育轨迹分析

确定WT和KI小鼠mPFC中CCK阳性神经元的发育变化。

通过免疫组化染色检测不同年龄(P14, P32, P50, P60, P90)mPFC中CCK阳性兴奋性神经元和中间神经元数量。

3

行为学表型评估

评估青春期和成年WT/KI小鼠在SDS前后的焦虑和抑郁样行为。

采用两回合社交挫败应激(SDS),随后进行社交交互、高架十字迷宫、蔗糖偏好和旷场测试。

4

CCK分泌动态监测

实时监测SDS期间mPFC中CCK分泌的动态变化。

使用光纤光度法和AAV9-hsyn-CCK1.0传感器记录mPFC中CCK信号。

5

Cck敲低功能验证

验证降低mPFC中Cck表达是否能改善KI小鼠的焦虑易感性。

通过病毒介导的shRNA在KI小鼠mPFC兴奋性神经元中敲低Cck,并进行行为学测试。

6

Cck过表达功能验证

验证在WT小鼠mPFC中过表达Cck是否足以诱导焦虑易感性。

通过病毒介导在WT小鼠mPFC兴奋性神经元中过表达Cck,并进行行为学测试。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
异氟烷RWDR510-22-10
AAV9-hsyn-CCK1.0WZ Biosciences Inc.--
rAAV-CamKIIα-mCherry-5’miR-30a-shRNA(Cck)-3’-miR30a-WPREsBrainVTA--
rAAV-CamKIIα-mCherry-5’miR-30a-shRNA(scramble)-3’-miR30a-WPREsBrainVTA--
rAAV-CamKIIα-CCK-P2A-EGFP-WPREsBrainVTA--
rAAV-CaMKIIα-EGFP-WPRE-hGH polyABrainVTA--
抗CCK抗体IMMUNOSTAR20078
抗GAD67抗体SigmaMAB5406
抗CaMKII抗体InvitrogenPA5-19128
抗CaMKII抗体Cellsignaling50049
山羊抗兔Alexa Fluor-488Abcamab150077
山羊抗小鼠Alexa Fluor-488Abcamab150113
山羊抗小鼠Alexa Fluor-594InvitrogenA11005
驴抗兔Alexa Fluor-488InvitrogenA-21206
驴抗小鼠Alexa Fluor-594InvitrogenA-21203
驴抗山羊Alexa Fluor-647InvitrogenA-21447
单细胞序列特异性扩增试剂盒Vazyme--
SYBR GreenVazyme--
RIPA裂解液Beyotime--
蛋白酶抑制剂Beyotime--
磷酸酶抑制剂Beyotime--
BCA蛋白定量试剂盒Invitrogen--
5x上样缓冲液FDbio Science--
抗Neuroligin-3抗体Synaptic System129321
抗Tubulin抗体Santa Cruzsc-5274
山羊抗小鼠IgG HRPAbmartM21001
皮质酮ELISA试剂盒Elabscience Biotechnology--
光纤光度记录系统Inper Ltd.--
ANY-maze视频追踪软件----
OLYMPUS VS200显微镜OLYMPUS--
CryoStar NX50冰冻切片机Thermo Scientific--
Bio-Rad CFX96检测系统Bio-Rad--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
动物模型
NL3 R451C KI小鼠(B6;129-Nlgn3tm1Sud/J),C57BL/6J背景,雄性,年龄P35-45(青春期)和P60-70、P80-90(成年)
阅读提示:Methods - Animals
社交挫败应激(SDS)
CD1攻击鼠(6-7月龄,40-45g);两回合,每回合2分钟,间隔5分钟;攻击鼠预筛选标准(连续两次攻击,潜伏期<60秒)
阅读提示:Methods - Two-trial social defeat stress
行为学测试
行为测试时间点:青春期P35-45,成年P60-70或P80-90;行为测试在光照期进行;高架十字迷宫测试10分钟;社交交互测试;蔗糖偏好测试
阅读提示:Methods - Behavioral tests; Elevated plus maze; Social interaction; Sucrose preference test
病毒注射
立体定位坐标:AP +1.90 mm, ML ±0.40 mm, DV -2.20 mm;注射体积200 nL;病毒类型:AAV9-hsyn-CCK1.0、rAAV-CamKIIα-shRNA(Cck)等;注射后恢复约4周再进行行为测试
阅读提示:Methods - Microinjection
光纤光度记录
光纤植入位置:mPFC,位于注射位点上方0.4-0.5 mm;记录系统:Inper Ltd.;记录帧率20 fps;数据以Z分数表示
阅读提示:Methods - Fiber-optic implantation and fiber photometry recording
免疫组化
切片厚度30 μm;抗体:CCK (IMMUNOSTAR, 20078), GAD67 (Sigma, MAB5406), CaMKII (Invitrogen PA5-19128; Cellsignaling 50049);计数区域:mPFC亚区Cg1, PrL, IL
阅读提示:Methods - Immunohistochemistry; Antibodies
Western blot
新皮层组织;RIPA裂解缓冲液;抗体:NL3 (Synaptic System #129321) 和 Tubulin (Santa Cruz #sc-5274)
阅读提示:Methods - Western blotting
RT-qPCR
使用单细胞序列特异性扩增试剂盒;引物序列:Cck (5'-GCGGCGTATGTCTGTGCGTGGTG-3' 和 5'-GCCTCTTGCGCCCGCTGCTC-3'), Gapdh (5'-AGGTCGGTGTGAACGGATTTG-3' 和 5'-TGTAGACCATGTAGTTGAGGTCA-3')
阅读提示:Methods - RT-qPCR