胆碱能信号调控 CA1 星形胶质细胞助力恐惧消退：解锁神经 - 胶质细胞通路的治疗新靶点

《SCIENCE ADVANCES》：Cholinergic signaling to CA1 astrocytes controls fear extinction

在恐惧消退机制研究中，现有暴露疗法效果有限。研究人员针对海马 CA1 区星形胶质细胞及相关机制展开研究，发现 pBF 胆碱能输入驱动 CA1 星形胶质细胞 Ca2+动态变化影响恐惧消退，这为治疗恐惧和焦虑相关疾病提供了新靶点。

　　恐惧，如同潜伏在心灵深处的阴影，时刻影响着人们的生活。当经历创伤性事件后，恐惧记忆会深深烙印在大脑中。而恐惧消退（fear extinction），作为一种关键的生物学过程，就像是心灵的橡皮擦，能让这些恐惧记忆逐渐淡化。它指的是通过长时间或反复暴露在先前的恐惧情境或线索中，却不再遭受厌恶刺激，从而使习得的恐惧记忆逐渐减少的过程。这一过程对于生物的重新适应和生存至关重要，如果出现缺陷，就可能引发各种精神疾病，比如创伤后应激障碍（PTSD）和焦虑症等。

目前，暴露疗法是治疗恐惧和焦虑相关疾病最常用的临床手段，但它的疗效却不尽如人意。这促使科研人员不断探索，试图找到其他影响恐惧消退的关键因素，以提升治疗效果。在此背景下，浙江中医药大学的研究人员勇敢地踏上了探索之旅，针对海马 CA1 区星形胶质细胞（astrocyte）在恐惧消退中的作用及机制展开了深入研究。他们的研究成果发表在《SCIENCE ADVANCES》上，为该领域带来了新的曙光。

研究人员在此次研究中主要运用了以下关键技术方法：首先是病毒注射结合基因编辑技术，通过向小鼠特定脑区注射携带不同基因的病毒，实现对细胞功能的精准调控，比如在星形胶质细胞中表达特定蛋白来改变其 Ca²⁺动态变化；其次是纤维光度测定法（fiber photometry），这一技术能够在小鼠自由活动状态下，实时、动态地记录大脑内特定区域细胞的活动，从而获取星形胶质细胞 Ca²⁺信号以及神经递质水平变化；另外，还使用了免疫组织化学染色和 RNAscope 原位杂交技术，用于检测细胞内蛋白表达和基因转录水平。

下面来详细看看研究结果：

• CA1 星形胶质细胞在情境恐惧消退中的新反应：研究人员利用情境恐惧消退范式，通过免疫组织化学检测发现，在恐惧消退过程中，海马 dCA1 区星形胶质细胞的即刻早期基因 Fos 表达显著增加，这表明其活性被特异性诱导。进一步运用体内 Ca²⁺成像技术，发现星形胶质细胞的 Ca²⁺反应在恐惧消退训练时增强，且与小鼠的冻结水平呈负相关，这意味着星形胶质细胞很可能在恐惧消退中发挥着促进作用。
• CA1 星形胶质细胞调节情境恐惧消退：为探究星形胶质细胞在恐惧消退中的因果作用，研究人员采用多种方法。一方面，表达 hPMCA2w/b 来减弱星形胶质细胞 Ca²⁺活性，结果发现小鼠恐惧消退曲线变慢，冻结水平升高，这说明 CA1 星形胶质细胞 Ca²⁺反应对于恐惧消退是必要的；另一方面，通过光遗传学和化学遗传学技术激活星形胶质细胞，发现能够加速恐惧消退，表明增强星形胶质细胞的激活有助于恐惧消退。
• ACh 信号先于并与恐惧消退期间的星形胶质细胞 Ca²⁺活动相关：鉴于星形胶质细胞 Ca²⁺活动的变化，研究人员开始探寻其原因。他们发现，在恐惧消退训练期间，细胞外乙酰胆碱（ACh）水平显著增加，且与星形胶质细胞 Ca²⁺信号在时间上耦合，ACh 信号的升高先于 Ca²⁺信号约 2 秒，这表明 ACh 信号可能刺激了星形胶质细胞的 Ca²⁺动态变化。
• pBF 胆碱能投射通过烟碱型 ACh 受体激活星形胶质细胞：研究人员通过逆行追踪和 anterograde 追踪实验发现，投射到海马 dCA1 区的胆碱能神经元主要来源于后基底前脑（pBF）。进一步研究表明，pBF 胆碱能输入能够驱动 dCA1 区星形胶质细胞的 Ca²⁺反应，且这种反应是通过 α4 和 α7 亚基的烟碱型乙酰胆碱受体（nAChR）介导的。同时，恐惧消退还会导致 dCA1 区星形胶质细胞中 α4 和 α7 nAChR 亚基的 mRNA 表达上调。
• pBF 胆碱能输入到 CA1 星形胶质细胞介导恐惧消退的控制：研究发现，pBF 胆碱能神经元的 Ca²⁺活动在恐惧消退期间显著增加。激活 pBF - CA1 通路能够促进恐惧消退，而抑制星形胶质细胞的 Ca²⁺活动或敲低 α4、α7 nAChR 则会阻断这种促进作用。此外，消融 pBF 胆碱能神经元会减弱星形胶质细胞 Ca²⁺反应，损害恐惧消退，而激活星形胶质细胞则能挽救这一缺陷。
• 多奈哌齐增加星形胶质细胞 Ca²⁺活动并促进恐惧消退：多奈哌齐（donepezil）作为一种临床常用的乙酰胆碱酯酶抑制剂，研究人员发现它能够增加星形胶质细胞的 Ca²⁺活动，促进恐惧消退。无论是颅内注射还是腹腔注射多奈哌齐，都能在不同程度上加快恐惧消退进程，这为治疗恐惧和焦虑相关疾病提供了新的药物干预思路。

综合研究结论和讨论部分，此次研究意义重大。研究人员发现了一条此前未被认知的从 pBF 胆碱能神经元到 CA1 星形胶质细胞的关键信号通路，该通路在自然恐惧消退过程中起着重要的调控作用。CA1 星形胶质细胞似乎充当着对抗过度恐惧的重要保护者，通过调节这一通路，可以影响恐惧消退的进程。同时，pBF 胆碱能信号与 CA1 星形胶质细胞活动的耦合关系也为理解大脑在恐惧相关行为中的调节机制提供了新的视角。多奈哌齐对恐惧消退的促进作用，更是为开发针对恐惧和焦虑相关疾病的治疗方法提供了有前景的方向。这一系列发现不仅加深了人们对恐惧消退机制的理解，更为未来治疗相关精神疾病带来了新的希望和潜在的治疗靶点。