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脑科学与脑医学学院孙秉贵课题组在《PNAS》发表论文,发现调控海马CA2锥体神经元兴奋性进而影响社交识别的新机制

编辑:郭欣艳 来源:脑科学与脑医学系 时间:2024年01月11日 访问次数:10  源地址



社交行为(社交互动、社交识别及社交记忆等)在动物及人类的日常活动中具有至关重要的作用,而社交障碍(社交退缩、社交焦虑及社交隔离等)则与多种精神和神经疾病(如自闭症、精神分裂症、阿尔茨海默病等)密切相关1。因此,解析社交行为的细胞、分子及神经环路机制具有重要意义。

既往研究表明,前扣带回(anterior cingulate cortex, ACC)是调控社交行为的重要脑区2,近来的研究提示,海马区CA2神经元在调控社交识别记忆方面也具有重要作用3。必搏体育app|中国有限公司脑科学与脑医学学院/必搏体育app|中国有限公司医学院附属儿童医院孙秉贵教授课题组近日在PNAS发表论文“Efr3b is essential in social recognition by regulating the excitability of CA2 pyramidal neurons”,为深入理解CA2锥体神经元介导社交行为的机制提供了新的认识。

Efr3 (Eighty-five requiring 3)是果蝇RBO (rolling blackout)在哺乳动物和酵母中的同源物。细胞生物学研究发现,RBO/Efr3在细胞质膜中重要磷脂成分的产生和维持过程中具有重要作用4。哺乳动物细胞中,Efr3包括Efr3aEfr3b两个亚型,二者在脑中均有较高水平的表达,但其在脑中的作用知之甚少。我们课题组之前的研究发现,Efr3a可能在调控BDNF-TrkB的表达方面发挥作用5。本研究中,我们首先利用RNAscope原位杂交技术对Efr3b的表达进行了检测,发现其mRNA广泛表达于脑中不同区域,但在海马的CA2/CA3区高度富集。为了探究Efr3b在脑中的生理功能,我们将Efr3bf/f小鼠与Nestin-cre小鼠杂交,以获取在神经细胞中敲除Efr3b的条件性敲除(cKO)小鼠。行为学检测发现,敲除Efr3b对小鼠的空间学习和记忆、焦虑行为、恐惧记忆、社交互动及嗅觉等没有显著影响,但社交新颖性识别(social novelty recognition)能力显著下降。这一表型与文献报道的抑制CA2神经元后小鼠的行为学表现非常相似3。由此我们推测,Efr3b缺失可能会影响CA2神经元。电生理检测结果证实,在Efr3b cKO小鼠海马中,其CA2锥体神经元的内在兴奋性显著下降。这些结果提示,Efr3b缺失可能通过影响CA2锥体神经元的内在兴奋性而影响小鼠的社交新颖性识别能力。

为了进一步验证Efr3b的功能,我们在正常对照小鼠的CA2锥体神经元中敲降Efr3b的表达。结果发现,敲降Efr3bCA2锥体神经元对兴奋性显著下降,小鼠的社交新颖性识别能力也受到明显影响。在Efr3b条件性敲除小鼠的CA2神经元中恢复Efr3b的表达,则可增加其CA2锥体神经元的内在兴奋性并改善小鼠的社交新颖性识别能力。通过化学遗传学调控技术激活CA2锥体神经元,也可改善Efr3b条件性敲除小鼠的社交新颖性识别能力。这些结果提示,Efr3b可通过调控CA2锥体神经元的兴奋性而在社交行为中发挥重要作用,Efr3b表达或功能异常可能与部分社交缺陷相关的精神和神经疾病存在关联。

必搏体育app|中国有限公司医学院魏小杰博士和王静博士为文章的共同第一作者,研究工作由孙秉贵教授指导完成。课题进行过程中,得到黄福德教授和李学坤教授等的大力协助。孙秉贵课题组的张亦平、杨恩璐、钱起等同学亦有贡献。本课题受到国家自然科学基金、科技部重点研发计划及浙江省自然科学基金等的资助,一并致谢!


参考文献

  1. Kennedy DP, Adolphs R. The social brain in psychiatric and neurological disorders. Trends Cogn. Sci. 2012, 16: 559-572.

  2. Apps MA, et al. The anterior cingulate gyrus and social cognition: tracking the motivation of others. Neuron 2016, 90: 692-707.

  3. Hitti FL, Siegelbaum SA. The hippocampal CA2 region is essential for social memory. Nature 2014, 508: 88-92.

  4. Baird D, et al. Assembly of the PtdIns 4-kinase Stt4 complex at the plasma membrane requires Ypp1 and Efr3. J Cell Biol 2008, 183: 1061-1074.

  5. Qian Q, et al. Brain-specific ablation of Efr3a promotes adult hippocampal neurogenesis via the brain-derived neurotrophic factor pathway. FASEB J 2017, 31:2104-2113.


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