Rasd2通过前边缘皮层投射至伏隔核核心的DRD2神经元调节抑郁样行为

Rasd2 regulates depression-like behaviors via DRD2 neurons in the prelimbic cortex afferent to nucleus accumbens core circuit

作者信息Ziqian Cheng, Fangyi Zhao, Jingjing Piao, Wei Yang, Ranji Cui, Bingjin Li
PMID39097664
发布时间2025-02
DOI10.1038/s41380-024-02684-5

实验完整度

包含体外行为学、病毒介导的基因操作、DREADD化学遗传学、免疫组化/免疫荧光、Western blot/co-IP、转基因小鼠等多层级验证,从分子、突触、环路和行为水平系统验证Rasd2作用。

主要模型

C57BL/6J小鼠 Drd2-cre转基因小鼠 5天不可预测轻度应激(5-d UMS)抑郁模型

重点核对

5-d UMS模型,包括足底电击、束缚、噪声、剥夺、倾斜、潮湿垫料等压力源,持续5天 Rasd2过表达(ov-Rasd2)或敲低(sh-Rasd2)慢病毒载体注射至NAcc,15天后进行5-d UMS DREADD病毒(hM3Dq/hM4Di)注射至PrL,CNO(5.0 mg/kg,i.p.)行为前30分钟给药 Rasd2过表达病毒(pAAV2/9-EF1a-fDIO-mCherry-P2A-3xFLAG-Rasd2)注射至PrL,辅以AAV2/Retro-hSyn-DIO-EGFP-T2A-NLS-FLPO注射至NAcc 行为测试包括强迫游泳、蔗糖偏好、悬尾实验,用于评估抑郁样行为

摘要

抑郁症状,如快感缺失、社交互动减少和缺乏动机,提示大脑奖赏系统参与抑郁症的病理生理过程。慢性应激暴露会损害大脑奖赏回路的功能,并且众所周知与抑郁症的病因有关。转录组分析发现,应激改变了小鼠前额叶皮层(PFC)中Rasd2的表达。同样,在我们之前的研究中,急性禁食降低了小鼠PFC中Rasd2的表达,并且RASD2调节了去卵巢小鼠中多巴胺D2受体(DRD2)介导的抗抑郁样效应。这项研究表明RASD2在应激诱导的抑郁症中的作用及其潜在的神经机制需要进一步研究。在这里,我们展示了5天不可预测轻度应激(5-d UMS)暴露降低了小鼠伏隔核(NAc)和内侧前额叶皮层(mPFC)中RASD2的表达,而NAc核心(NAcc)中Rasd2的过表达(而非敲低)减轻了5-d UMS诱导的抑郁样行为,并激活了DRD2-cAMP-PKA-DARPP-32信号通路。进一步的研究调查了mPFC(Cg1、PrL和IL)与NAcc之间的神经元投射,这些投射通过逆行示踪剂Fluorogold标记。5-d UMS诱导的抑郁样行为仅与PrL-NAcc回路的抑制相关。DREADD(仅由设计药物激活的设计受体)分析发现,PrL-NAcc谷氨酸能投射的激活减轻了抑郁样行为,并增加了NAcc中DRD2和RASD2阳性神经元。利用Drd2-cre转基因小鼠,我们构建了在DRD2PrL-NAcc神经元中过表达Rasd2的小鼠,发现Rasd2过表达改善了5-d UMS诱导的抑郁样行为。这些发现证明了RASD2通过调节DRD2PrL-NAcc神经元在5-d UMS诱导的抑郁样行为中的关键作用。此外,该研究确定了抑郁症精准医疗的新潜在策略。

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
RASD2在应激诱导的抑郁样行为中的作用及其神经机制是什么?
核心机制
RASD2通过调节DRD2PrL-NAcc神经元的活性,激活NAc中的DRD2-cAMP-PKA-DARPP-32信号通路,从而减轻抑郁样行为。
主要证据
5-d UMS降低NAc和mPFC中RASD2表达,抑制PrL-NAcc投射;NAcc中Rasd2过表达激活信号通路并改善行为;DREADD激活PrL-NAcc谷氨酸能投射增加NAcc中DRD2和RASD2阳性神经元;Drd2-cre小鼠中Rasd2过表达减轻抑郁样行为。
研究意义
为抑郁症治疗提供新的潜在分子靶点,并为抑郁症的精准医疗提供理论基础。

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

建立5-d UMS抑郁模型

验证5天不可预测轻度应激是否足以诱导小鼠抑郁样行为。

对小鼠施加5天不可预测温和应激,通过行为学测试(旷场、强迫游泳、蔗糖偏好、悬尾)评估抑郁样行为,并检测血清皮质酮和c-Fos表达。

2

检测应激对RASD2及多巴胺相关蛋白的影响

探究5-d UMS是否改变NAc和mPFC中RASD2及多巴胺信号通路相关蛋白的表达。

通过免疫组化、Western blot和co-IP检测RASD2、DRD1、DRD2、DARPP-32、GluA1的表达及RASD2与DRD2的相互作用。

3

标记PrL-NAcc回路并检测应激影响

确定mPFC到NAcc的投射区域,并检测5-d UMS对相关回路活性的影响。

通过NAcc注射逆行示踪剂Fluorogold,结合免疫荧光染色检测PrL、Cg1、IL区域中FG和c-Fos共表达量。

4

过表达或敲低NAcc中的Rasd2

检验Rasd2在NAcc中的作用是否影响5-d UMS诱导的抑郁样行为。

在NAcc注射过表达或敲低Rasd2的慢病毒,15天后进行5-d UMS,然后进行行为学检测和蛋白表达分析。

5

DREADD调控PrL-NAcc谷氨酸能投射

验证PrL-NAcc谷氨酸能投射的激活或抑制对5-d UMS诱导的抑郁样行为的影响。

在PrL注射DREADD病毒(hM3Dq/hM4Di)和NAcc注射Cre病毒,使用CNO激活或抑制该回路,行为学检测,并检测NAcc中RASD2和DRD2阳性神经元。

6

在DRD2PrL-NAcc神经元中过表达Rasd2

确定Rasd2在DRD2PrL-NAcc神经元中的特异性作用。

在Drd2-cre小鼠的PrL注射fDIO-Rasd2病毒,NAcc注射Retro-FLPO病毒,构建DRD2神经元特异性过表达Rasd2的小鼠,进行行为学检测和免疫荧光验证。

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
Fluorogold----
氯氮平-N-氧化物Sigma-Aldrichc0832
pAAV2/Retro-CaMKIIa-EGFP-P2A-Cre-WPREObio Technology--
pAAV2/8-hSyn-DIO-mCherryObio Technology--
pAAV2/8-hSyn-DIO-hM4D(Gi)-mCherryObio Technology--
pAAV2/8-hSyn-DIO-hM3D(Gq)-mCherryObio Technology--
pLenti-Ubc-EGFP-3FLAGObio Technology--
pLenti-Ubc-EGFP-2A-3FLAG-Rasd2Obio Technology--
pLV-hU6-NC-hef1a-mNeongreen-P2A-PuroSynthetic Biological Technology--
pLV-hU6-Rasd2-hef1a-mNeongreen-P2A-PuroSynthetic Biological Technology--
pAAV2/9-EF1a-fDIO-mCherry-P2A-3xFLAG-Rasd2-WPREObio Technology--
pAAV2/Retro-hSyn-DIO-EGFP-T2A-NLS-FLPO-WPREObio Technology--
皮质酮试剂盒Feiya BiotechnologyFY2061-A
RIPA裂解液SolarbioR0020
PVDF膜MilliporeIPVH00010
化学发光底物MilliporeWBKLS0500
VECTASTAIN ABC试剂盒Vector LaboratoriesPK4002
DAB底物试剂盒Biosharp Life SciencesBL732A
DAPI----

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
6-8周龄雄性C57BL/6J小鼠,Drd2-cre转基因小鼠,环境温度23±1°C,湿度40-50%,光照周期12小时
阅读提示:Methods: Subjects
应激模型
5天不可预测轻度应激,每天2-3种应激源,包括足底电击、束缚、噪声、禁食禁水等,具体参数(电流、时间、分贝等)需核对
阅读提示:Methods: 5-d UMS
立体定位注射
NAcc坐标AP: +1.60, ML: ±1.50, DV: −4.40; PrL坐标AP: +2.10, ML: ±0.35, DV: −2.30; 注射速率0.2 μL/min
阅读提示:Methods: Surgery
行为学测试
测试时间、水温、设备尺寸、记录时间等细节
阅读提示:Methods: Behavioral experiments
分子检测
Western blot一抗稀释比例、抗原修复条件、显色时间等
阅读提示:Methods: Western blotting, Immunohistochemistry, Immunofluorescence
统计方法
样本量、ANOVA类型、事后检验方法
阅读提示:Methods: Statistical analysis