《Molecular Brain》:Targeted NMDA receptor knockdown in recall‐activated neuronal ensembles impairs remote fear extinction
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为探究恐惧记忆消退的分子机制,研究人员开展了以 N - 甲基 - D - 天冬氨酸受体(NMDARs)在远期恐惧记忆消退中作用为主题的研究。结果发现,敲低内侧前额叶皮质(mPFC)和基底外侧杏仁核(BLA)回忆激活神经元群中的 Grin1 基因会损害远期恐惧记忆消退。该研究为理解恐惧记忆消退机制提供了新视角。
在动物的生存与适应过程中,恐惧记忆扮演着重要角色。但当危险过去,及时消除不必要的恐惧记忆同样关键,否则可能引发如创伤后应激障碍(PTSD)等精神疾病。过往研究虽发现内侧前额叶皮质(mPFC)和基底外侧杏仁核(BLA)在恐惧记忆消退训练中作用关键,且回忆激活神经元群的重新激活与远期恐惧记忆消退有关,可具体的分子机制却迷雾重重。
为了揭开这层神秘面纱,韩国基础科学研究所(IBS)的研究人员勇挑重担,展开了一项深入研究。他们将目光聚焦于 N - 甲基 - D - 天冬氨酸受体(NMDARs) ,试图探究其在远期恐惧记忆消退中的作用。研究成果发表在《Molecular Brain》杂志上,为该领域的发展添上了浓墨重彩的一笔。
在本次研究中,研究人员运用了多种关键技术方法。首先,借助活动依赖性标记系统与病毒递送的 cre 依赖的 CRISPR - Cas9 系统,精准诱导回忆激活神经元中 NMDARs 的敲低(KD)。同时,通过立体定位手术将病毒混合物注入目标脑区,随后进行电生理学、免疫组织化学等实验,深入分析神经元的变化情况。
下面来详细看看研究结果。 在实验设计与模型构建方面,研究人员选用 8 - 16 周龄的 C57BL6/N、ArcCreERT2 和 LSL - Cas9 小鼠,为实验的顺利开展奠定基础。通过双侧将编码 cre 依赖的 tdTomato 和 SaCas9 盒的腺相关病毒(AAV)注入 ArcCreERT2 小鼠的 BLA 和 mPFC,成功构建了实验模型。其中,SaCas9 盒包含靶向 Grin1 基因外显子 1 的单链引导 RNA(sgRNA)(sgGrin1)或对照 sgRNA(sgGrin1ATG )。
在 NMDARs 敲低效果验证环节,实验结果令人满意。在 BLA 中,sgGrin1 组 tdTomato 表达(tdT+ )神经元的 NMDAR 介导电流水平相较于 sgGrin1ATG 组显著降低,这一结果明确表明成功实现了回忆激活神经元中 NMDARs 的敲低。免疫组织化学分析进一步证实了敲低系统的特异性,Cas9 和 tdTomato 蛋白大量共定位,且 tdT+ 神经元中 GluN1 水平明显下降。
记忆保留与恐惧消退的研究结果则带来了新的发现。在 Retrieval 1 及 Retrieval 1 四周后,sgGrin1 组和对照组的冻结水平并无差异,这意味着 Grin1 敲低并未影响记忆保留。然而,在恐惧消退训练中,sgGrin1 组的消退曲线严重受阻,在 Retrieval 2 时消退效果完全消失,这充分说明 Grin1 敲低对远期恐惧记忆消退造成了显著损害。
回忆激活神经元的反应性研究也有了意外收获。即便敲低了 Grin1,mPFC 和 BLA 中的 tdT+ 神经元在消退后的回忆过程中,对条件刺激(CS)仍保持显著反应,这表明 NMDARs 在这些神经元的重新激活过程中并非不可或缺。
综合研究结果,研究人员得出结论:BLA 和 mPFC 中远期回忆激活神经元群的 NMDARs 对远期恐惧记忆消退至关重要,但在恐惧记忆回忆期间神经元的重新激活过程中并非必需。这一结论意义非凡,它不仅为深入理解恐惧记忆消退的分子机制提供了关键线索,还为开发创伤后应激障碍等相关精神疾病的治疗方法开辟了新方向。后续研究可在此基础上,进一步探究 NMDARs 影响恐惧记忆消退的具体分子通路,有望为攻克此类疾病带来更多突破。
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