中科院心理所王玮文团队揭示NMDA受体亚基在抑郁症治疗中的重要作用

抑郁症是一种以多种症状聚集为特征的异质性精神障碍。NMDARs由多种亚基蛋白GluN1-3组成，是抑郁症发生和治疗的关键分子基础。然而，NMDAR亚基GluN3A参与抑郁症状和抗抑郁作用的异质性尚不清楚。

基于此，2024年4月28日中国科学院心理研究所王玮文研究团队在bioRxiv杂志发表了“CA1i pyramidal neurons mediate the role of NMDA receptor subunit GluN3A in depressive behavior and D-serine anti-depression”揭示了CA1i锥体神经元介导的NMDA受体亚基GluN3A在抑郁行为和D-丝氨酸抗抑郁中的作用。

作者发现慢性社交挫败应激（CSDS）诱导了小鼠一系列抑郁相关行为，包括社会兴趣降低、无助感和焦虑样行为增加，以及海马CA1中间区（CA1i）GluN3A mRNA和蛋白表达减少。此外，GluN3A基因敲除（KO）小鼠表现出明显的无助行为。在两种模型中，CA1i中GluN3A的表达特异性地逆转了无助行为的增加，但没有逆转社会兴趣和焦虑样行为。此外，CA1i GluN3A表达的缺失降低了小鼠无助行为中CA1i锥体神经元的活性，这一现象也通过上调CA1i GluN3A的表达而逆转。注射D-丝氨酸可迅速改善CSDS小鼠的无助行为，同时增加CA1i锥体神经元的活性，而敲除GluN3A或抑制CA1i神经元活性可抑制D-丝氨酸的作用。作者的研究阐明了GluN3A亚基在调节抑郁相关无助行为中的关键作用及其机制，以及它在D-丝氨酸的快速抗抑郁作用。

图一 CSDS和GluN3A KO对海马抑郁相关行为和GluN3A表达的影响

作者系统地评估了慢性社交挫败模型（CSDS）诱导的小鼠中的各种抑郁相关行为。CSDS小鼠在社交互动试验（SIT）中社会互动比例降低，而在糖水偏好试验（SPT）中蔗糖偏好比没有显著变化。CSDS显著增加小鼠在悬尾试验（TST）和强迫游泳试验（FST）中的不动时间。在运动活动方面，与对照组相比，CSDS不影响小鼠行走的总运动距离。旷场实验（OFT）结果表明CSDS造模诱导小鼠焦虑行为。此外，在高架十字迷宫（EPM）中，CSDS小鼠表现出开放臂进入数量的减少。这些结果表明，CSDS成功地诱导了小鼠的多种抑郁表型。随后作者检测了CSDS后小鼠在不同与情绪相关的大脑区域，特别是海马区，GluN3A表达水平的变化。qRT-PCR结果显示CSDS小鼠海马GluN3A表达显著降低，而在海马的其他区域没有显著变化，包括CA1d、CA1v、CA3和DG。

此外，在CSDS小鼠的内侧前额叶皮层（mPFC）和基底外侧杏仁核（BLA）中，GluN3A mRNA的表达与对照组相比没有显著变化。免疫印迹结果同样显示，CSDS小鼠CA1i中GluN3A蛋白的表达显著降低，而CA1v和CA3的表达没有明显变化。这些数据表明，CSDS下调了小鼠海马CA1i区GluN3A的表达。为了进一步研究GluN3A与抑郁样行为之间的关系，在生理条件下对GluN3A KO小鼠进行了行为学测试。与野生型（WT）小鼠相比，GluN3A KO小鼠没有表现出社交互动和蔗糖偏好的异常。结果显示，与WT小鼠相比，GluN3A KO小鼠表现出无助表型，TST和FST的不动时间增加。此外，GluN3A KO并不影响运动活动和焦虑样行为。为了确定GluN3A KO是否与社交挫败应激（SDS）易感性的增加有关，进行了系统评估，以评估阈下SDS对GluN3A KO小鼠抑郁相关行为的影响。结果显示，阈下GluN3A KO小鼠FST的不动时间明显增加，但在社会兴趣、蔗糖偏好、运动活动和焦虑样行为方面没有显著变化。数据表明，GluN3A KO不影响小鼠对SDS的易感性。综上所述，脑中GluN3A表达的降低参与了抑郁相关行为的表现，海马CA1i可能是GluN3A调节抑郁相关行为的关键脑区。

图二 挽救CA1i神经元的GluN3A下降逆转了动物无助行为

作者进一步研究了CA1i GluN3A在抑郁相关行为中的调节作用，利用AAV上调CSDS小鼠CA1i在GluN3A中的表达。发现GluN3A的上调并不影响CSDS小鼠的快感缺乏症行为。GluN3A亚基的上调逆转了CSDS诱导的无助行为。此外，GluN3A亚基的上调并不影响运动活动和焦虑样行为。CSDS诱导了OFT和EPM中多个焦虑指标的增加，但不受GluN3A亚基上调的影响。这些结果表明，CA1i GluN3A可调节CSDS诱导的小鼠无助行为。使用AAV恢复GluN3A KO小鼠CA1i区域的GluN3A，结果显示，GluN3A的恢复逆转了动物无助行为。然而，在社交互动、运动活动和焦虑样行为方面没有明显变化。具体而言，与W型小鼠相比，GluN3A KO小鼠在TST和FST中的不动时间显著增加，而GluN3A KO： AAV-Grin3A小鼠在TST和FST中的不动时间显著恢复到正常水平。综上所述，海马CA1i GluN3A在调节抑郁相关的无助行为中发挥了关键作用。

图三 CA1i中锥体神经元的活性介导了GluN3A在无助行为中的调节

在上调CSDS小鼠的GluN3A亚基表达后，作者进一步研究了CA1i神经元在无助行为中的功能活性。c-fos免疫染色结果显示，与对照组相比，应激小鼠在FST后CA1i锥体层的功能神经元活性降低，并通过上调GluN3A来恢复。作者继续探究了GluN3A KO小鼠在FST后，GluN3A亚基与CA1i锥体层神经元功能活性之间的直接关系。结果显示，GluN3A的缺失导致了CA1i锥体层神经元的激活这种功能缺陷。此外，作者利用光纤记录探究GluN3A在TST过程中CA1i锥体层兴奋性神经元激活中的必要性。在TST过程中，表征兴奋性神经元钙水平的GCaMP信号与小鼠的活跃状态相关，当小鼠从静止状态过渡到挣扎状态时，神经元反应的平均峰值振幅显著增加，WT小鼠在挣扎阶段的神经元激活反应明显高于GluN3A KO小鼠。综上所述，CA1i锥体神经元的激活介导了GluN3A亚基在小鼠无助感行为中的调节。

总结

作者的研究表明GluN3A对无助感行为的调节作用，并揭示了潜在的脑区和神经元机制。研究结果有助于更好地理解抑郁症和相关疾病的异质性症状特征，并可能为更有针对性和有效的治疗策略的发展提供理论基础。

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