PHR︱重医谢鹏团队揭示核受体相关蛋白Nr4a2的抗抑郁新机制

撰文︱何勇，陈翔宇

审阅︱谢鹏，郭毅，钟莲梅

责编︱王思珍，方以一

随着现代经济的发展和社会压力的陡增，人们更容易患上精神障碍疾病，诸如焦虑（anxiety）和抑郁症（major depressive disorder，MDD）等。然而，抑郁症的病因复杂且治疗方式有限，并且现有的治疗存在着起效慢、治愈率低、易复发等诸多问题。因此，寻找新的靶点和机制对于开发更有效的抑郁症治疗方法迫在眉睫。神经炎症与抑郁症的发生密切相关，常伴随多种炎性细胞因子的变化，而这些炎性细胞因子可以通过影响神经元和小胶质细胞之间的相互作用，最终导致焦虑和抑郁的发生[1,2]。前扣带回（anterior cingulate cortex，ACC）是边缘系统的重要组成部分，主要参与调节疼痛和认知注意等生理功能。尤其是ACC作为疼痛调控的门户脑区，近年来疼痛与抑郁的共病也受到了越来越多的关注[3,4]。ACC同样与神经炎症也高度相关[5,6]。然而，对于这一关键脑区中的神经炎症是如何参与介导抑郁症以及其中具体的分子和细胞机制仍然知之甚少，有待阐明。

核受体相关蛋白1（Nurr1，又称Nr4a2）属于核受体4A亚家族，由Nr4a1、Nr4a2、Nr4a3三种亚型组成。Nr4a2是一种转录因子，在中枢神经系统的不同区域都有表达，它与c-Fos一样被认为是即早基因，也受神经元活动的调节。越来越多的证据表明，Nr4a2在神经保护和抗炎中也发挥着重要作用。尤其是Nr4a2在阿尔兹海默症和帕金森病中扮演重要作用并且得到了不少研究的证实[7,8]。然而，Nr4a2在抑郁症中的具体作用还鲜有研究报道。另外，神经炎症是否影响Nr4a2的表达以及Nr4a2是否进一步对小胶质细胞和神经元功能产生影响进而发挥重要作用来介导抑郁样行为，关于这些问题目前尚未有研究报道。

近日，重庆医科大学附属第一医院国家卫健委功能性脑疾病诊治重点实验室谢鹏教授团队联合深圳市人民医院郭毅教授和昆明医科大学附属第一医院钟莲梅教授在Pharmacological Research期刊在线发表了题为“Protective effect of Nr4a2 (Nurr1) against LPS-induced depressive-like behaviors via regulating activity of microglia and CamkII neurons in anterior cingulate cortex”的研究论文。该论文揭示了Nr4a2可以通过减轻慢性神经炎症引起ACC小胶质细胞和兴奋性神经元的形态和功能损伤来调控抑郁样行为，为理解MDD的异常神经机制和干预治疗提供了新的理论依据。

在这篇研究论文中，研究人员首先从神经炎症入手，借助慢性脂多糖（Lipopolysaccharide，LPS）腹腔注射建立炎症抑郁小鼠模型，用以模拟抑郁症患者的神经生物学变化。结果发现慢性LPS处理可以显著增加小鼠的焦虑样和抑郁样行为。为了进一步探索ACC中潜在的差异表达基因，研究者通过转录组测序观察到LPS小鼠ACC中存在大量神经炎症相关的差异表达基因，并且它们的mRNA表达水平是显著增加的，而受神经元活动调节的FosB、Egr4、Nr4a2等基因表达水平显著降低。这些反应神经元活性的差异表达基因引起了实验人员的关注。随后，通过PCR实验也证实了测序结果的准确性。这些研究结果表明，慢性LPS处理可以诱导ACC炎症相关分子发生改变，并且伴随着的神经元活动异常（图1）。

图1.慢性LPS可增加ACC中Iba1的mRNA水平，但降低Nr4a2和FosB的基因表达水平

接下来研究者采用抗抑郁药氟西汀（Fluoxetine, FLX）对实验小鼠进行预处理。后续实验结果表明，FLX可改善LPS诱导的抑郁样行为并且降低Iba1的基因表达水平，但不能影响FosB的mRNA水平。但有趣的是，FLX能显著增加FosB⁺神经元的数量。此外，FLX治疗后，Nr4a2的mRNA和蛋白表达水平均明显增加。然而，FLX对LPS导致的Nr4a1和Nr4a3基因表达水平降低并没有产生影响。因此，后期实验中研究者主要聚焦对Nr4a2的探索。以上结果提示FLX可能通过调节Nr4a2的表达以及神经元的活性来改善LPS诱导的抑郁样行为（图2）。

图2.FLX通过增加ACC脑区Nr4a2的表达和神经元活性来改善LPS诱导的抑郁样行为

接下来的实验还进一步证实了FLX可以减轻LPS诱导的兴奋性神经元树突棘密度和复杂性降低。此外，FLX还改善了LPS导致的小胶质细胞数量增加，胞体增大，分支数减少等指标。这部分内容提示FLX在一定程度上保护了小胶质细胞和神经元的形态和功能免受LPS损伤（图3）。

图3.FLX改善慢性神经炎症对小胶质细胞和神经元形态和功能的损伤

另一方面，研究人员从药理学层面证实了Nr4a2的特异激动剂阿莫地喹(Amodiaquine，AQ)腹腔给药后可以缓解LPS引起的抑郁样行为，但不能减轻LPS诱导的焦虑样行为。另外还发现AQ的抗抑郁作用可能是通过增强Nr4a2的表达和激活ACC神经元来实现的。值得一提的是，AQ同样也可以改善LPS对小胶质细胞和神经元的形态和功能损伤（图4）。

图4. AQ通过增加ACC脑区Nr4a2的表达和神经元活性来改善LPS诱导的抑郁样行为

上述结果提示，Nr4a2可能在慢性炎症导致的抑郁症中发挥关键作用。那么Nr4a2的细胞类型定位究竟是如何的呢？实验人员通过免疫荧光证实，Nr4a2 主要在神经元中表达，并且与兴奋性神经元以及c-Fos⁺细胞存在明显的共定位（图5）。提示Nr4a2可能是通过影响兴奋性神经元的功能来调节抑郁相关表型。

图5.Nr4a2主要在神经元中表达并且与兴奋性神经元和c-Fos⁺细胞共表达

前面对FLX和AQ的使用均采取的腹腔注射方式，还不足以说明脑区特异性。因此，在随后的实验中研究者将 Nr4a2的过表达病毒注射到ACC中，利用病毒载体在ACC区域特异性地增加Nr4a2的表达。结果表明，ACC过表达Nr4a2后可以通过影响神经元的活动来逆转 LPS 诱导的行为缺陷（图6）。

图6.ACC过表达Nr4a2改善LPS诱导的行为缺陷

另一方面，研究者前期发现LPS小鼠ACC神经元活动明显减退，那么通过人工激活 ACC神经元是否能影响 LPS 诱导的小鼠抑郁和焦虑样行为。研究者采用hM3D化学遗传激活病毒感染ACC兴奋性神经元。结果发现腹腔注射CNO激活这些神经元后可以缓解慢性LPS导致的抑郁样行为（图7）。

图7.LPS通过降低ACC兴奋性神经元的活性影响小鼠抑郁样行为

图8.Nr4a2在慢性炎症诱导抑郁样行为中的作用示意图

文章结论与讨论，启发与展望

综上所述，在这项研究中，研究者主要结合RNA测序、行为学评估、分子生物学、高尔基染色、病毒稀疏明亮标记和化学遗传学等方法，揭示了ACC中Nr4a2对LPS诱导的小鼠抑郁样行为起着保护作用。利用慢性LPS建立了炎症抑郁模型，发现LPS暴露可以导致Nr4a2表达减少。而氟西汀治疗、药理学激活和病毒过表达Nr4a2可减轻LPS诱导的小鼠行为缺陷。此外，LPS还导致兴奋性神经元的树突棘密度和复杂性降低，并影响小胶质细胞的形态。氟西汀治疗和药理激活Nr4a2表达后可改善小胶质细胞和神经元的这些形态和功能变化。慢性LPS处理抑制了ACC兴奋性神经元的活性，而利用化学遗传手段激活这些神经元可增加Nr4a2的表达，更重要的是缓解LPS诱导的抑郁样和焦虑样行为。该研究揭示了Nr4a2可能作为抑郁症潜在治疗新靶点。值得注意的是在当前研究中并没有设置FLX/AQ/AAV-Nr4a2单独作为一个组别，因此无法评估它们单独作用时对行为和神经化学是否存在影响。另外，FLX是如何影响Nr4a2的表达进而参与调节抑郁症，具体机制尚未在本研中进行探索。未来需要进一步深入研究才能明确。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.phrs.2023.106717

作者介绍：重庆医科大学附属第一医院国家卫健委功能性脑疾病诊治重点实验室为该论文的第一研究单位，何勇博士为本文的第一作者，王玥博士后为共同第一作者。谢鹏教授，郭毅教授和钟莲梅教授为本文共同通讯作者。本研究得到了国家重点研发计划（2017YFA0505700），中国医学科学院相关研究项目（2019PT320002）和国家自然科学基金国际合作重点项目（81820108015）的支持。

招聘信息：谢鹏教授研究团队长期从事神经精神疾病的基础与临床研究，拥有抑郁症相关的多组学海量数据信息，构建的独有的非人灵长类动物抑郁模型和“人源化”肠道微生物动物模型在国际上处于领先地位，并有丰富的转化医学研究背景和实践经验的临床队伍。课题组长期招收博士后和技术人员，欢迎广大从事神经科学、神经生物学、神经病学、生物信息学等相关专业的科技工作者加入。联系人：王老师；联系方式：023-89011884；简历发送至邮箱：[e-mail]。

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参考文献（上下滑动查看）  [1] LENG L, ZHUANG K, LIU Z, et al. Menin Deficiency Leads to Depressive-like Behaviors in Mice by Modulating Astrocyte-Mediated Neuroinflammation [J]. Neuron, 2018, 100(3): 551-63 e7.
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编辑︱王思珍
本文完