光控外侧隔区的腺苷A2A受体研究其在焦虑中的作用和机制

The underlying mechanism of anxiety disorder, a major neuropsychiatric disease worldwide, remains unclear. Previous studies have shown an important role of adenosine 2A receptor (A2AR) in the development of anxiety; however, the neural circuits require more investigation. We found: 1) chronic unpredictable stress for three weeks in adult mice could induce anxiogenic-like behavior with an increased expression of A2AR in the lateral septum (LS), an important area for the regulation of anxiety; and 2) ligtht-induced activation of A2AR in LS could induce anxiogenic-like behavior. Previous studies have shown the role of LS and hippocampus in the regulation of anxiety. Thereafter, we hypothesize the increasment of A2AR in LS, via LS-hippocampus circuit could induce anxiety. In the project, we will 1) optically control the A2AR in LS by methods of opto-A2AR to further investigate its role in the development of anxiety; 2) study the neural circuits of the A2AR in LS involved in the development of anxiety by methods of Cre-dependant virus tracing, in vivo electrophysiology, optogenetics and fiber photometry. The results will deepen our understanding the role and neurobiological mechanism of A2AR in the regulation of anxiety.

焦虑障碍是全球范围内危害严重的神经精神类疾病，但其发生机制不明，治疗手段有限。已有的研究发现腺苷A2A受体是重要的诱发因素，但是对该受体发挥作用的具体机制和神经环路基础尚缺乏深入认识。预实验中，我们发现在慢性应激模型中小鼠的焦虑行为增强，同时外侧隔区的A2AR表达上调；利用光控opto-A2AR方法特异性激活该区域的A2AR发现焦虑行为增强。已有研究表明外侧隔区与海马均在焦虑发生中发挥重要作用，而且两者之间存在着双向的神经投射联系。因此我们提出假说：外侧隔区中A2AR表达上调，可通过外侧隔区-海马环路导致焦虑行为。在本项目中，我们拟在A2A-Cre小鼠上利用opto-A2AR方法操控外侧隔区的A2AR，结合 Cre-loxP系统特异的病毒示踪技术和在体光纤记录技术等方法研究该区域A2AR发挥作用的可能分子机制和神经环路。本项目将有助于我们深入理解腺苷通过A2AR导致焦虑的神经生物学基础。

抑郁症已成为导致失能的最大单一因素，因此急需深入认识其发病机制并寻找新的药物靶点。众多研究表明腺苷A2A受体在抑郁中发挥作用，但具体机制不明。本项目主要发现：①在连续5天强迫游泳模型中，发现隔区腺苷A2A受体上调；②在内毒素LPS导致的抑郁模型中，发现隔区腺苷A2A受体上调；③光控外侧隔区腺苷A2A受体可导致抑郁样行为；④利用RNA干扰技术特异性敲减外侧隔区腺苷A2A受体可导致抗抑郁样行为；⑤利用Cre-loxP系统原理，特异敲除外侧隔区A2A受体可逆转连续5天强迫游泳所导致的抑郁样行为；⑥　利用套管给药，特异性激活外侧隔区A2A受体，可导致抑郁样行为，并降低该区域即早基因c-fos的表达，同时增强下游投射区域（下丘脑和外侧缰核）c-fos的表达；⑦利用套管给药结合在体电生理记录，特异性激活外侧隔区A2A受体可导致该区域神经活性降低，表现为多种脑波降低；⑧利用光遗传学技术激活外侧隔区A2A阳性神经元投射到下丘脑区域的神经元模型可导致抑郁行为；而激活投射到外侧缰核的神经末梢并未导致抑郁行为；⑨利用新型腺苷检测探针发现，LPS导致的抑郁模型中，外侧隔区腺苷浓度上升15%左右，并维持2-3小时。综上所述，本项目发现外侧隔区腺苷A2A受体在抑郁调控中的必要且充分的作用，利用特异性拮抗剂可逆转抑郁行为。具体机制为：应激导致腺苷-腺苷A2A受体信号系统功能异常增高，通过降低外侧隔区神经元活动，最终影响下丘脑功能而导致抑郁。这些发现首次明确了外侧隔区腺苷A2A受体调控抑郁的作用和机制，将为特异性拮抗剂应用于抑郁治疗提供理论基础。