研究背景：

    抑郁患者的病症程度与血液中胆汁酸下调呈现相关性，过去在小鼠上应用胆汁酸类似物能产生抗抑郁效果。但胆汁酸及其受体Takeda G protein-coupled receptor 5（TGR5）如何被抑郁所影响，以及它们如何调控抑郁样行为仍不清楚。

    该研究组前期发现，海马dCA3^CaMKIIa神经元TGR5在抑郁样小鼠中表达下降，过表达及激活该受体将促使小鼠表现出抗抑郁能力。同样参与抑郁样行为调控的外侧下丘脑（LHA）也表达大量TGR5受体。大量的研究报道LHA脑区中Orexin、MCH、glutamate阳性神经元投射到LHb及NAc介导应激诱发的抑郁样行为学已被报道，但其中还包含大量LHA^GABA神经元。是否LHA中TGR5受体以及GABA神经元参与抑郁样行为调控，其神经分子机制均不清楚。

科学问题：

    LHA^GABA神经元调控抑郁样行为的神经环路机制是什么？

    LHA中的胆汁酸及其受体TGR5如何调控抑郁样行为？

内容简述：

1、慢性应激降低LHA^GABA神经元TGR5的表达

    慢性社交挫败应激导致易感小鼠（Susceptible）产生抑郁样表型。相较于对照组（Control）以及恢复组小鼠（Resilient），易感小鼠LHA脑区内TGR5的蛋白（图1a-c）和mRNA水平（图1d,1e）下降。将TGR5与神经元标志物GABA，CaMKIIa共染，结果显示Sus小鼠TGR5蛋白下降主要发生在LHA^GABA神经元。

图1: 慢性应激降低LHA^GABA神经元TGR5的表达

2、LHA^GABA神经元调控抑郁样行为

    为探究LHA^GABA神经元在慢性应激刺激中的变化以及如何影响抑郁表型。研究者通过染色即早期基因cfos以及在体光纤记录观察LHA^GABA神经元的响应，结果显示Sus小鼠LHAGABA神经元在社交应激时显著激活（图2a-e），且可兴奋性显著升高（图2f）。结果说明LHA^GABA神经元可能参与抑郁样行为调控。利用化学遗传学激活LHA^GABA神经元能诱导抑郁样行为（图2g-i），而抑制LHA^GABA神经元降低Sus小鼠抑郁表型（图2j-l）。结果表明LHA^GABA神经元的兴奋和抑制对于应激诱发的抑郁样行为是充分和必要的。

图2: LHA^GABA神经元调控抑郁样行为

3、TGR5调控LHA^GABA神经元可兴奋性

    抑郁小鼠LHA^GABA神经元TGR5下调，同时可兴奋性升高。是否TGR5调控自身可兴奋性？通过RNAi敲低LHA^GABA神经元的TGR5，其可兴奋性升高，且小鼠对轻度应激刺激易感，更倾向表现抑郁（图3a-f）。反之，使用药理学激动剂INT-777激活TGR5受体（图3a-c）及过表达LHA^GABA神经元的TGR5，则可兴奋性下降，缓解小鼠抑郁样行为（图3g-l），说明TGR5负向调节LHA^GABA神经元兴奋性，进而调控小鼠抑郁样行为。

图3: TGR5调控LHAGABA神经元可兴奋性

4、TGR5通过ERK依赖的Kv通道调控通路LHA^GABA神经元可兴奋性

    TGR5抑制LHA^GABA神经元可兴奋性的机制是什么？通过电生理全细胞记录研究发现，Sus小鼠瞬变K⁺电流下降（图3a），而延迟K⁺电流和Na⁺电流无显著性变化（图3b-c）。这将使得外向电流减小，提高神经元可兴奋性。同时Sus小鼠LHA脑区ERK磷酸化水平以及Kv4.2蛋白水平显著升高（图3d-h）。而这些变化均能被药理学激活TGR5受体所消除。最终利用RNAi敲低Kv4.2，显著提高LHA^GABA神经元可兴奋性，瞬变K⁺电流下降，促进小鼠抑郁样表型（图3i-m）。

图4: TGR5通过ERK依赖的Kv通道调控通路LHA^GABA神经元可兴奋性

5、LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa环路介导社会应激诱发抑郁的易感

    LHA^GABA神经元相应慢性应激刺激，进一步将如何调控抑郁样表型？利用顺向和逆向环路示踪，研究发现LHA^GABA与dCA3^CaMKIIa之间存在抑制性GABA单突触连接（图5a-j）。利用光遗传学操控该条环路，结果显示激活LHA^GABA-dCA3^CaMKIIa诱发抑郁样行为（图3k-m）。反之，抑制该环路小鼠能够抵抗慢性应激诱发抑郁样行为（图3n-q）。

图5: TGR5通过ERK依赖的Kv通道调控通路LHA^GABA神经元可兴奋性

6、LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa- DLS^GABA环路介导抑郁样行为

    LHA^GABA神经元的信息传递至dCA3^CaMKIIa后，将如何进一步传递？同样利用顺向和逆向环路示踪，研究发现LHA^GABA、dCA3^CaMKIIa、DLS^GABA之间存在突触连接（图6a-e）。利用光遗传学操控该条环路，结果显示激活dCA3^CaMKIIa-DLS^GABA缓解抑郁样行为（图6f-i）。反之，抑制该环路小鼠更易诱发抑郁样行为（图6j-l）。

图6: LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa- DLS^GABA环路介导抑郁样行为

7、TGR5通过LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa- DLS^GABA环路调控抑郁样行为

    Sus小鼠LHA^GABA神经元可兴奋性增加促进dCA3^CaMKIIa神经元的sIPSC频率（图7a-b），同时增加LHA^GABA神经元成熟树突棘数量（图7g-h）。这些效应均将被激活TGR5受体所消除。进一步通过激活LHA脑区TGR5受体结合化学遗传学操控LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa- DLS^GABA环路，结果显示，激活TGR5产生的抗抑郁效果被人为激活该环路素消除（图7c-f，n-q）。说明，LHA中TGR5受体调控抑郁样行为可能通过上述三级环路介导。

图7: TGR5通过LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa- DLS^GABA环路调控抑郁样行为

总结与意义：

    该研究系统性揭示了LHA^GABA- dCA3^CaMKIIa- DLS^GABA介导抑郁样行为的神经环路机制，在该环路中，BA-TGR5分别通过ERK-Kv和PKA-CREB-Ca通道调控LHA^GABA与dCA3^CaMKIIa神经元兴奋性，增强小鼠对慢性应激诱发抑郁样行为的抵抗能力。该研究发现了新的应激诱发抑郁的神经分子机制。TGR5受体可作为未来预防和治疗抑郁症的潜在靶点。

作者介绍：

    该工作通讯作者为中国药科大学洪浩教授。洪浩教授长期从事阿尔茨海默病、抑郁症与药物成瘾疾病的神经机制与新药物开发。过去的研究阐述了胆汁酸受体TGR5调控抑郁的靶向神经分子机制。相关研究发表于Neuron, Cell rep, Biol Psychiatry等杂志。

原文索引：https://doi.org/10.1016/j.neuron.2024.02.019

注：本文仅为作者个人解读，如有纰漏，请参照原文。

撰稿：沈嘉伟

审核：孟建军

编辑：成美君