為什么壓力讓人坐不住？萊頓大學(xué)團(tuán)隊(duì)揭示MR/GR異源二聚體調(diào)控谷氨酸能信號機(jī)制

2025年12月11日，萊頓大學(xué)Marcel JM Schaaf在Molecular Psychiatry發(fā)表：Mineralocorticoid and glucocorticoid receptor heterodimers mediate cortisol-induced behavioural changes via modulation of glutamatergic signalling，揭示了鹽皮質(zhì)激素受體與糖皮質(zhì)激素受體異源二聚體通過調(diào)節(jié)谷氨酸能信號傳導(dǎo)介導(dǎo)皮質(zhì)醇誘導(dǎo)的行為改變。

壓力既是多種神經(jīng)精神障礙（如焦慮癥、重度抑郁癥）的誘因，也是其惡化因素，其行為效應(yīng)部分由應(yīng)激激素皮質(zhì)醇通過鹽皮質(zhì)激素受體（MR）和糖皮質(zhì)激素受體（GR）介導(dǎo)。盡管MR與GR可形成異源二聚體，其生理意義長期不明。本研究構(gòu)建了能選擇性形成同源或異源二聚體的MR/GR突變體并在MR/GR雙敲除斑馬魚中表達(dá)。行為實(shí)驗(yàn)顯示，皮質(zhì)醇僅在MR/GR異源二聚體存在時(shí)誘導(dǎo)過度活躍行為。RNA測序揭示該異源二聚體調(diào)控谷氨酸能信號相關(guān)基因；進(jìn)一步通過CRISPR/Cas9編輯mGluR3基因中的激素反應(yīng)元件，完全阻斷了皮質(zhì)醇的行為效應(yīng)。藥理學(xué)實(shí)驗(yàn)還表明GABA能和5-HT能系統(tǒng)亦參與其中。綜上，MR/GR異源二聚化是應(yīng)激誘發(fā)行為改變的關(guān)鍵機(jī)制，通過協(xié)調(diào)多個(gè)神經(jīng)遞質(zhì)通路發(fā)揮核心調(diào)控作用。

圖一 皮質(zhì)醇介導(dǎo)的行為依賴于GR和MR

為研究壓力與皮質(zhì)醇相關(guān)的行為，作者采用了明暗反應(yīng)實(shí)驗(yàn)，該實(shí)驗(yàn)廣泛應(yīng)用于斑馬魚幼體行為研究。

結(jié)果：

實(shí)驗(yàn)包含交替的明暗階段（各7.5分鐘，共30分鐘）。在明亮階段，幼魚通常活動減少，但經(jīng)應(yīng)激或高劑量皮質(zhì)醇處理后，其移動距離顯著增加；而在黑暗階段，幼魚本就活躍該行為不受皮質(zhì)醇影響。皮質(zhì)醇誘導(dǎo)的明亮期活動增強(qiáng)已被證實(shí)依賴于糖皮質(zhì)激素受體（GR）和鹽皮質(zhì)激素受體（MR）信號。作者將96 hpf幼魚經(jīng)不同濃度皮質(zhì)醇（10 ng/ml-10 μg/ml）處理20小時(shí)。結(jié)果顯示，僅5 μg/ml和10 μg/ml劑量顯著增加總移動距離。進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)表明：皮質(zhì)醇處理使移動距離從溶劑組的83.14 mm升至307.23 mm；預(yù)先給予GR拮抗劑（米非司酮）或MR拮抗劑（依普利酮）均可完全阻斷該效應(yīng)；GR或MR基因敲除幼魚對皮質(zhì)醇無反應(yīng)，而野生型幼魚移動距離約增加2倍。綜上，盡管GR激活可能啟動行為反應(yīng)，但MR活性同樣不可或缺，二者協(xié)同介導(dǎo)皮質(zhì)醇的行為效應(yīng)。

圖二 皮質(zhì)醇介導(dǎo)的行為依賴于GR與MR的異源二聚化

為探究MR和GR在皮質(zhì)醇介導(dǎo)行為中的作用，作者利用新構(gòu)建的MR/GR雙敲除斑馬魚（MGRKO）。

腦聲常談建立了多個(gè)《動物模型構(gòu)建與行為評估》交流群，群內(nèi)分享各種經(jīng)典和前沿的行為范式，共同交流解決動物實(shí)驗(yàn)中遇到的棘手問題，避坑少走彎路！有需要的老師可以掃碼添加微信進(jìn)入討論群！

結(jié)果：

發(fā)現(xiàn)其對皮質(zhì)醇無行為反應(yīng)，但基礎(chǔ)表型正常；通過共注射斑馬魚MR（zMR）和GR（zGR）可恢復(fù)皮質(zhì)醇誘導(dǎo)的過度活躍行為。分子驗(yàn)證顯示，GR特異性調(diào)控靶基因fkbp5，而MR調(diào)控jdp2b，表明兩者均具功能活性。為區(qū)分行為效應(yīng)依賴同源還是異源二聚化，作者通過定點(diǎn)突變構(gòu)建了二聚化特異性受體：僅能形成異源二聚體的組合（zGR(DD) + zMR(RR)）或僅能同源二聚的組合（zGR(DR) + zMR(RD)）。值得注意的是，zMR中R642D突變導(dǎo)致其完全失活，這是斑馬魚MR特有的現(xiàn)象。行為實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，野生型（zGR + zMR）和僅能異源二聚的組合均能恢復(fù)皮質(zhì)醇誘導(dǎo)的活動性增加（約3倍），而僅能同源二聚的組合則無效。綜上，MR/GR異源二聚化是皮質(zhì)醇誘發(fā)行為改變所必需的機(jī)制，揭示了應(yīng)激激素通過受體異源復(fù)合物精準(zhǔn)調(diào)控神經(jīng)行為的新通路。

圖三 皮質(zhì)醇誘導(dǎo)的過度活躍行為依賴于GABAA受體，并可通過提高5-羥色胺水平得以緩解

為驗(yàn)證grm3信號減弱在行為中的作用，作者用mGluR2/3拮抗劑LY341495處理幼魚一整夜（20小時(shí)）。

結(jié)果：

10 nM和100 nM LY341495分別使幼魚總移動距離增加約4倍和5.5倍，模擬了皮質(zhì)醇的效應(yīng)，說明谷氨酸能信號減弱足以引發(fā)過度活躍行為。為進(jìn)一步探究機(jī)制，作者考察了其他神經(jīng)遞質(zhì)系統(tǒng)是否參與。鑒于小鼠研究顯示應(yīng)激可促使五羥色胺神經(jīng)元從釋放谷氨酸轉(zhuǎn)向釋放GABA，作者首先測試GABA的作用：共用GABAA受體拮抗劑Gabazine可完全阻斷皮質(zhì)醇引起的運(yùn)動增加，而GABAB拮抗劑CGP-55845無效，表明GABAA信號增強(qiáng)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。接著，作者檢驗(yàn)五羥色胺（5-HT）的作用：在行為測試前20分鐘給予5-HT或整夜共用抗抑郁藥氟西汀（SSRI），均能完全消除皮質(zhì)醇誘導(dǎo)的活動增強(qiáng)；而氟西汀單獨(dú)使用無影響。這說明提升5-HT水平可逆轉(zhuǎn)皮質(zhì)醇的行為效應(yīng)。綜上，皮質(zhì)醇通過MR/GR異源二聚體下調(diào)grm3削弱谷氨酸能信號，進(jìn)而增強(qiáng)GABAA受體活性，最終導(dǎo)致運(yùn)動亢進(jìn)；而激活五羥色胺系統(tǒng)可抵消這一過程。該機(jī)制與小鼠中觀察到的應(yīng)激誘導(dǎo)神經(jīng)遞質(zhì)轉(zhuǎn)換現(xiàn)象高度一致。

綜上所述，本研究通過斑馬魚模型，首次賦予MR/GR異源二聚化明確的生物學(xué)意義，揭示其在皮質(zhì)醇誘導(dǎo)行為中的核心作用。結(jié)果表明，這一機(jī)制在脊椎動物中高度保守，可能在應(yīng)激適應(yīng)的神經(jīng)生物學(xué)過程中發(fā)揮關(guān)鍵作用。該發(fā)現(xiàn)不僅拓展了對應(yīng)激相關(guān)行為調(diào)控范式的理解，也為應(yīng)激相關(guān)精神疾病的預(yù)防和治療提供了新的分子靶點(diǎn)與干預(yù)策略。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41380-025-03389-z

腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實(shí)驗(yàn)提供"簡器械·精實(shí)驗(yàn)"解決方案。我們突破高精設(shè)備局限，開發(fā)手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎(chǔ)工具轉(zhuǎn)化為創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)方案。產(chǎn)品涵蓋行為學(xué)裝置、操作輔助工具等，使實(shí)驗(yàn)室在保持操作簡效的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)精細(xì)化數(shù)據(jù)采集，助力科研人員以創(chuàng)造性思維發(fā)掘簡易儀器的潛在科研價(jià)值。