科学家发现海马回路重塑减轻成年小鼠的PTSD样行为

创伤后应激障碍（PTSD）是一种暴露于严重的创伤后，在一部分个体中发生的高忆状态。创伤后应激障碍的症状会使人衰弱，包括焦虑增加。在制定创伤后应激障碍的治疗策略时，啮齿类动物的临床前研究主要集中在针对编码后记忆过程的干预措施上。

基于此，2024年5月8日加拿大多伦多大学Paul W. Frankland研究团队在Molecular Psychiatry杂志发表了“Neurogenesis-dependent remodeling of hippocampal circuits reduces PTSD-like behaviors in adult mice”揭示了海马回路的神经发生依赖性重塑可减少成年小鼠的PTSD样行为。

作者使用创伤后应激障碍的双创伤小鼠模型，探究促进神经发生介导的遗忘是否可以削弱创伤记忆和相关的创伤后应激障碍相关的行为表型。在双重创伤范式中，连续的厌恶经历会导致一系列与创伤后应激障碍相关的行为表现型，包括焦虑样行为的增加等。作者发现，提高海马神经发生的训练后干预削弱了原始的创伤记忆，并减少了这些与PTSD相关的表型。这些效应是通过多种方法来操纵海马神经发生，同样的干预措施也削弱了可卡因的位置偏好记忆，这表明促进海马神经发生可能是一种广泛有用的方法，如创伤后应激障碍和药物滥用障碍。

图一 小鼠创伤后应激障碍双创伤模型的建立

作者首先评估了冲击强度对抑制性回避（IA）学习的影响。小鼠被放置在IA装置的光室中，并在进入黑暗室后给予足部电击（0-3 mA）进行惩罚。随后，当在第二天将小鼠放回仪器的光室时，与未受电击的对照组相比，小鼠进入暗室的时间更长。然而，与大鼠相似，潜伏期并没有随着电击强度的增加而增加。相反，保留潜伏期遵循倒U型函数，3 mA条件下的潜伏期低于2 mA条件下。第二天，小鼠被放置在一个独特的训练IA装置的光室中，并记录小鼠进入暗室的时间。在这种不同的装置中，潜伏期随着训练冲击强度的增加而增加。在大鼠中，只有较高的电击强度导致PTSD样行为表型的出现。因此，在随后的所有实验中，小鼠都接受了3 mA足底电击的IA训练。接下来，作者评估了低强度或高强度的足底电击（即事件2）对创伤后应激障碍表型出现的影响。在第一个实验中，所有小鼠都在IA中进行训练（第1天），在IA仪器中进行测试（第3天），然后在第4天给予低（1 mA）或高（3 mA）强度的足部电击。然后在训练装置（第5天）和不同的器械（第6天）中评估IA记忆。在环境A中，高强度（而不是低强度）提示电击组进入暗室的潜伏期升高。在环境B中，高强度组进入暗室的潜伏期升高。在旷场实验中，与接受低强度电击的小鼠相比，接受高强度电击的小鼠探索中心区域的时间更少。为了检测恐惧记忆消退，将小鼠连续5天（第3-7天）放入IA仪器的光室，并记录进入光室的潜伏期。在消退训练后，高强度电击组的恐惧恢复增强。这些数据表明，对最初创伤经历的高度压力提醒会恢复最初的创伤记忆，并诱发威胁泛化、焦虑样行为和消退缺陷。

图二 在双重创伤范式中，PTSD样症状在远程延迟时持续存在

作者接下来采用双创伤创伤后应激障碍范式来检查远程延迟时的行为。在第一组系列实验中，事件1和事件2在时间上紧密发生。具体来说，小鼠接受了IA（第1天）的训练，并在第2天接受了低（1 mA）或高（3 mA）强度的电击。4周后，在原始的训练器械和不同的器械中评估IA，在情境A中，进入暗室的潜伏期升高，但在低电击组和高电击组之间没有差异。然而，在情境B中，高电击小鼠进入黑暗室的时间更长，表明高强度电击产生了更高水平的泛化。与接受弱电击的小鼠相比，接受高强度电击的小鼠的空间消退速度减慢。在情境A中，两组动物进入暗室的潜伏期均升高。然而，接受高强度提醒电击的小鼠进入暗室的时间需要更长的时间。同样，在情境B中，接受高强度提醒电击的小鼠进入暗室的时间更长，这表明高强度电击产生了更高水平的泛化。在旷场实验中，与初始对照组相比，高强度和低强度提醒电击处理的小鼠探索中央区域的时间更少。总之，这两个实验表明，双重创伤性创伤后应激障碍范式对行为产生了持久的影响。

图三 训练后海马神经发生的增加削弱了对可卡因的条件性位置偏好

在啮齿类动物中，药物场所的关联可以使用地点位置偏好范式进行研究。通常在这些模式中，双室装置的一侧始终与滥用药物（如可卡因）配对，而另一侧则与生理盐水配对。在训练之后，当小鼠被放回仪器中，同时进入可卡因配对和盐水配对的两侧时，小鼠表现出对可卡因配对的一侧的偏好。在这里，作者测试了训练后对海马神经发生的操作是否会削弱可卡因的位置偏好。在第一个实验中通过运动来提高海马神经发生。小鼠习惯了该设备，训练3天，并在4周内让小鼠在家笼里使用跑轮（运动组）或不使用跑轮（久坐组）。在第32天的探索测试中评估了位置偏好。在这个测试中，久坐的小鼠在可卡因配对的一侧花更多的时间比盐水配对的一侧。相比之下，运动小鼠在可卡因配对和生理盐水配对的两侧上花费的时间相同，这表明训练后的运动削弱了这种位置偏好记忆。在第二个实验中，作者使用光遗传学方法来操纵条件反射后的海马神经发生。ChR2+小鼠和-对照组小鼠在齿状回上方植入光纤，并接受可卡因条件位置偏爱（CPP）训练。训练结束后，小鼠每天接受光刺激，持续14天，并在第32天的探针测试中评估位置偏好。在这个探针测试中，对照组小鼠在可卡因配对侧花费更多的时间，相比之下，ChR2+小鼠在可卡因配对侧停留的时间更少，这表明训练后的锻炼削弱了这种可卡因的位置偏好记忆。CPP训练后，Sema5A-/-小鼠和Sema5A+/+对照组用TAM处理，然后在第32天的试验中进行评估。与对照组相比，Sema5A缺失减少了在可卡因配对侧的停留时间，表明成人产生的颗粒细胞的过度整合削弱了可卡因位置偏好记忆。

总结：

使用双重创伤范式来模拟PTSD，作者发现，提高海马神经发生可以减弱小鼠的 PTSD 相关行为表型。在这个范式中，连续的创伤经历会导致一系列与创伤后应激障碍相关的行为表型，包括消退不足、威胁泛化和焦虑样行为。训练后海马神经发生的升高削弱了最初的创伤记忆，并削弱了相关的缺陷消退、威胁泛化和焦虑样表型。