由產(chǎn)前酒精暴露（PE）引起的情緒障礙，包括焦慮和抑郁，是胎兒酒精譜系障礙（FASDs）的普遍癥狀。產(chǎn)前酒精暴露與幾個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)的持續(xù)功能障礙有關(guān)，其中包括血清素（5-HT）系統(tǒng)，它在情緒調(diào)節(jié)和應(yīng)激穩(wěn)態(tài)中起著重要作用。雖然已知PE會(huì)破壞5-HT系統(tǒng)的發(fā)育，但它對(duì)中縫背核（DRn）5-HT神經(jīng)元及其突觸輸入功能產(chǎn)生影響的細(xì)胞機(jī)制尚不清楚。

在此背景下，2022年10月10日，紐約州立大學(xué)藥理學(xué)和毒理學(xué)系Samir Haj-Dahmane課題組在Translational Psychiatry發(fā)文揭示產(chǎn)前酒精暴露改變中縫背核突觸NO和內(nèi)源性dama素信號(hào)并誘發(fā)焦慮。

首先，課題組對(duì)產(chǎn)前酒精暴露的大鼠進(jìn)行行為學(xué)測(cè)試驗(yàn)證其表型，高架十字迷宮結(jié)果顯示：PE大鼠在開(kāi)放臂和封閉臂中的停留時(shí)間分別減少和增加；環(huán)形迷宮（ZM）結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，PE大鼠進(jìn)入開(kāi)放象限的次數(shù)更少，且不愿進(jìn)入更遠(yuǎn)的象限。這些結(jié)果表明PE增加了成年大鼠的焦慮樣行為。

圖1|行為學(xué)測(cè)試結(jié)果及分析

DRn的5-羥色胺神經(jīng)元主要聚集在dm（背側(cè)）DRn和vm（腹側(cè)）DRn，它們廣泛地投射到內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）和Z央杏仁核（CeA），并在調(diào)節(jié)焦慮樣行為中發(fā)揮關(guān)鍵作用。因此，課題組研究了PE是否改變了dmDRn和vmDRn 腦區(qū)5-HT神經(jīng)元的功能。電生理結(jié)果顯示： PE大鼠中dmDRn和vmDRN 5-HT神經(jīng)元自發(fā)的放電活動(dòng)顯著增加，表明PE增加了成年大鼠DRn 5-HT神經(jīng)元的興奮性。進(jìn)一步的電生理結(jié)果顯示：DNQX和AP-5可以顯著減弱PE對(duì)5-HT神經(jīng)元自發(fā)的放電活動(dòng)的上調(diào)，即PE大鼠DRn 5-HT神經(jīng)元活性的增加是通過(guò)DRn谷氨酸能突觸的增強(qiáng)來(lái)介導(dǎo)的。

圖2| PE大鼠中dmDRn和vmDRN 5-HT神經(jīng)元自發(fā)的放電活動(dòng)增加

為了直接研究PE對(duì)谷氨酸突觸的影響，課題組使用eEPSCs的配對(duì)脈沖比（PPR）和變異系數(shù)（CV）來(lái)評(píng)估谷氨酸釋放的概率。結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，PE顯著降低了eEPSCs的PPR和CV，從而表明DRn中谷氨酸釋放持續(xù)增強(qiáng)。此外，PE提高了5-HT神經(jīng)元mEPSC頻率。這些結(jié)果表明，PE誘導(dǎo)的5-HT神經(jīng)元電活動(dòng)的增加，在很大程度上是由DRn中谷氨酸釋放的持續(xù)增強(qiáng)所介導(dǎo)的。

DRn谷氨酸突觸的強(qiáng)度受到多種信號(hào)分子的調(diào)控，包括一氧化氮（NO）和內(nèi)源性dama素（eCBs）信號(hào)通路。電生理結(jié)果顯示：一氧化氮合酶抑制劑L-NAME和降低DRn中NO功能的PTIO可顯著降低PE大鼠eEPSCs的幅度；且PTIO也能降低其mEPSC的頻率和幅度。此外，在對(duì)照組大鼠給藥NO供體SNAP、NO前體L-Arg、sGC激活劑A350619、PKG激活劑8pCPT-cGMP后發(fā)現(xiàn)對(duì)照組大鼠DRN 5-HT神經(jīng)元表現(xiàn)出與PE大鼠類似的電生理特性。這些結(jié)果表明NO/sGC/PKG信號(hào)通路的持續(xù)激活有助于PE誘導(dǎo)的DRn谷氨酸突觸增強(qiáng)。

圖3|L-NAME和PTIO顯著降低了PE大鼠eEPSCs的幅度

為了測(cè)試內(nèi)源性dama素（eCBs）信號(hào)通路對(duì)DRn谷氨酸突觸的強(qiáng)度的影響，課題組使用CB1R激動(dòng)劑WIN和拮抗劑AM251對(duì)大鼠DRN 5-HT神經(jīng)元進(jìn)行電生理記錄，結(jié)果顯示：WIN和AM251分別降低和增加了對(duì)照組大鼠eEPSCs的幅度，而對(duì)PE大鼠沒(méi)有影響，暗示其CB1R功能受損。Q-PCR結(jié)果顯示：與對(duì)照組相比，PE顯著降低大鼠了CB1R mRNA的水平。這些結(jié)果表明PE通過(guò)降低CB1R的表達(dá)削弱了eCB信號(hào)傳導(dǎo)。

圖4| WIN和AM251分別降低和增加了對(duì)照組大鼠eEPSCs的幅度

那么為什么L-NAME和PTIO僅對(duì)PE大鼠eEPSCs的幅度產(chǎn)生影響呢？進(jìn)一步的電生理記錄結(jié)果顯示：在AM251存在的情況下，PTIO也顯著降低了對(duì)照組大鼠eEPSCs的幅度，而對(duì)PE大鼠eEPSCs的幅度沒(méi)有進(jìn)一步的降低。此結(jié)果表明CB1R功能受損在一定程度上促進(jìn)了PE大鼠DRn中NO信號(hào)通路的活動(dòng)。

圖5|在AM251和PTIO降低了對(duì)照組大鼠eEPSCs的幅度

總的來(lái)說(shuō)，本文主要通過(guò)電生理技術(shù)結(jié)合行為學(xué)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)PE增強(qiáng)了成年雄性大鼠的焦慮樣行為，并誘導(dǎo)了DRn 5-HT神經(jīng)元的持續(xù)激活；且PE誘導(dǎo)的DRn 5-HT神經(jīng)元的激活主要是由DRn谷氨酸突觸的增強(qiáng)介導(dǎo)的，這是由一氧化氮信號(hào)通路的激活和內(nèi)源性dama素信號(hào)通路的受損而引起的。因此，本研究認(rèn)為PE對(duì)NO和eCB信號(hào)的“推拉"作用，介導(dǎo)DRn 5-HT神經(jīng)元活性的增強(qiáng)，從而導(dǎo)致FASD動(dòng)物模型中觀察到的焦慮樣行為。