揭秘焦虑调控新机制：ASIC4 与 ASIC1a 在杏仁核 / 终纹床核中的关键作用

焦虑是常见的情绪反应，过度焦虑会发展为焦虑症。为探究其神经机制，研究人员以小鼠为模型，研究 ASIC4 和 ASIC1a 在焦虑相关反应中的作用。结果发现 ASIC4 可调节 ASIC1a 活性，影响焦虑行为。这为焦虑症治疗提供新靶点和思路。

　　在日常生活中，人们或多或少都体验过焦虑的感觉。当面临考试、工作压力等情况时，焦虑情绪会悄然袭来，这是人体面对威胁或压力时的正常反应。然而，当这种焦虑变得难以控制、持续存在时，就可能发展成焦虑症，严重影响人们的生活质量。目前，虽然已知杏仁核及相关神经回路在调节焦虑和恐惧反应中起着关键作用，但其中的分子机制却如同隐藏在迷雾中，尚未被完全揭示。

为了揭开这层迷雾，来自国内多所研究机构（包括国立阳明交通大学、中央研究院等）的研究人员展开了深入研究。他们聚焦于酸敏感离子通道（ASICs）家族中的 ASIC1a 和 ASIC4，旨在探究它们在焦虑相关反应中的作用机制。这项研究成果发表在《Journal of Biomedical Science》上，为我们理解焦虑的调控机制带来了新的曙光。

研究人员主要运用了化学光遗传学、条件敲除、基因拯救、电生理学等技术方法。在实验中，他们使用了多种转基因小鼠模型，并通过病毒载体介导的基因转移技术，对相关基因进行调控和研究；利用行为学测试评估小鼠的焦虑和恐惧行为；采用免疫荧光染色、原位杂交等技术检测基因和蛋白的表达情况。

下面让我们来看看具体的研究结果：

1. 化学光遗传学激活 ASIC4 阳性细胞诱导焦虑样行为：研究人员利用 Asic4^CreERT2:LMO3 小鼠进行化学光遗传学实验。结果发现，注射腔肠素（CTZ）激活 ASIC4 阳性细胞后，小鼠在旷场实验中，在中心区域停留的时间显著减少；在高架十字迷宫实验中，在开放臂停留的时间明显缩短；在捕食者气味诱导的恐惧实验中，冻结反应显著增加。这表明激活 ASIC4 表达细胞可诱导小鼠产生焦虑行为。
2. 杏仁核 / 终纹床核中 ASIC4 条件敲除影响小鼠焦虑 / 恐惧反应：研究人员通过向 Asic4^ff:ROSA26R - lacZ 小鼠的杏仁核、终纹床核或海马体注射携带增强黄色荧光蛋白（EYFP）或 Cre 重组酶的腺相关病毒（AAV），局部敲除 ASIC4 基因。行为学测试结果显示，杏仁核或终纹床核中 ASIC4 敲除的小鼠，在旷场实验中，中心区域停留时间减少；在高架十字迷宫实验中，开放臂停留时间减少；在捕食者气味诱导的恐惧实验中，冻结反应增加。而海马体中 ASIC4 敲除的小鼠，未出现这些行为变化。这说明杏仁核和终纹床核中的 ASIC4 对调节小鼠焦虑和恐惧反应至关重要。
3. ASIC4 和 ASIC1a 在小鼠杏仁核和终纹床核中共定位：研究人员采用 RNAscope 技术检测发现，ASIC1a 和 ASIC4 的转录本在杏仁核和终纹床核中均有表达，且二者高度共定位。这一结果暗示 ASIC4 可能与 ASIC1a 相互作用，进而调节 ASIC1a 的活性。
4. ASIC4 阳性细胞中条件性敲除 Asic1a 有效引发 Asic1a 敲除的抗焦虑表型：研究人员利用 Asic4^CreERT2/+::Asic1a^{Floxed/Floxed}转基因小鼠，通过他莫昔芬诱导条件性敲除 ASIC4 表达细胞中的 ASIC1a。结果显示，敲除后小鼠在旷场实验中，中心区域停留时间增加；在高架十字迷宫实验中，开放臂停留时间增加；在捕食者气味诱导的恐惧实验中，冻结反应降低。这表明在 ASIC4 表达细胞中条件性敲除 ASIC1a，能够复制 Asic1a^-/-小鼠的抗焦虑表型。
5. ASIC4 突变对 ASIC1a 介导电流的影响：研究人员在 CHO 细胞中进行实验，结果表明，与野生型 ASIC4（ASIC4_WT）共转染可降低 ASIC1a 介导的酸诱导内向电流（I_ASIC1a），而与 ASIC4 的 N - 糖基化突变体（N191A、N243A、N341A、N376A）共转染，对 I_ASIC1a幅度有不同影响。其中，ASIC4_N191A和 ASIC4_N341A突变体可显著恢复 I_ASIC1a电流密度。此外，共转染 ASIC4_WT或其突变体对 I_ASIC1a的激活曲线（EC₅₀）和斜率无明显影响，对 I_ASIC1a在 pH 5.0 时的脱敏时间常数也无明显改变。蛋白质表达分析显示，ASIC1a 的表面表达与 I_ASIC1a幅度高度相关。
6. 恢复杏仁核神经元中 ASIC4 表达可挽救 ASIC4 - KO 小鼠焦虑样反应缺陷：研究人员通过向 Asic4^CreERT2/-小鼠的杏仁核注射携带 ASIC4（AAV - DIO - ASIC4）和 / 或 mCherry（AAV - DIO - mCherry）的腺相关病毒，恢复 ASIC4 表达。行为学测试结果显示，转染 ASIC4_WT、ASIC4_N243A或 ASIC4_N376A的小鼠，在旷场实验中，中心区域进入时间显著增加；在高架十字迷宫实验中，开放臂进入时间显著增加；在捕食者气味诱导的恐惧实验中，冻结时间显著减少。而转染 ASIC4_N191A或 ASIC4_N341A的小鼠，焦虑样表型未得到明显挽救。
7. 恢复终纹床核神经元中 ASIC4 表达可挽救 ASIC4 - KO 小鼠焦虑样反应缺陷：研究人员向 Asic4^{CreERT2/Cre - ERT2}小鼠的终纹床核注射 AAV - DIO - ASIC4 和 / 或 AAV - DIO - mCherry，恢复 ASIC4 表达。实验结果与在杏仁核中的研究类似，转染 ASIC4_WT、ASIC4_N243A或 ASIC4_N376A的小鼠，焦虑样表型得到显著挽救；而转染 ASIC4_N191A或 ASIC4_N341A的小鼠，焦虑样表型未得到明显改善。
8. 恢复海马体神经元中 ASIC4 表达对 ASIC4 - KO 小鼠焦虑样反应无影响：研究人员向 Asic4^{CreERT2/Cre - ERT2}小鼠的海马体注射 AAV - DIO - ASIC4 和 / 或 AAV - DIO - mCherry，恢复 ASIC4 表达。然而，行为学测试结果显示，转染不同类型 ASIC4 的小鼠，在旷场实验、高架十字迷宫实验和捕食者气味诱导的恐惧实验中，行为学指标均无显著差异。这表明恢复海马体神经元中 ASIC4 表达，对 ASIC4 - KO 小鼠的焦虑样反应没有明显影响。
9. 杏仁核和终纹床核中 ASIC4 阳性细胞的神经元标记物表达：研究人员通过免疫组织化学染色发现，在杏仁核中，90.1%（585/649）的 ASIC4 表达细胞为神经元（NeuN 阳性）；在终纹床核中，85.1%（501/589）的 ASIC4 表达细胞为神经元。

综合上述研究结果，研究人员得出结论：ASIC4 在调节小鼠的恐惧和焦虑相关行为中发挥着重要作用，其机制可能是通过调节杏仁核和终纹床核中 ASIC1a 的活性来实现的。ASIC4 的 N - 糖基化修饰对其调节 ASIC1a 的功能至关重要，N191 和 N341 位点的突变会影响 ASIC4 对酸诱导的 I_ASIC1a幅度的调节作用，进而影响焦虑表型。

这项研究为我们深入理解焦虑和恐惧的神经调控机制提供了重要线索。通过揭示 ASIC4 和 ASIC1a 之间的相互作用及其在焦虑相关行为中的作用，为开发治疗焦虑症的新策略提供了潜在的药物靶点。未来，研究人员可以进一步深入研究 ASIC1a/ASIC4 异源通道在突触传递和可塑性中的具体作用，以及它们在不同神经回路中的功能差异，这将有助于我们更好地理解焦虑症的发病机制，为开发更加精准有效的治疗方法奠定基础。