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中枢生长激素促泌受体GHSR1a调控应激后焦虑相关行为的突触和神经环路机制研究

批准号:
91732110
项目类别:
重大研究计划
资助金额:
50.0 万元
负责人:
周宇
依托单位:
学科分类:
焦虑障碍、强迫障碍和应激相关障碍
结题年份:
2019
批准年份:
2017
项目状态:
已结题
项目参与者:
刘天蔚、郭莉、孙伟、李楠、于明、路颖昌、王琛

项目摘要

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项目成果

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中文摘要
促进摄食和调节能量平衡的肽类激素 ghrelin 是生长激素促泌受体 GHSR1a 的天然配体,我们及其它实验室的前期研究均表明各种急慢性应激刺激明显升高内源性ghrelin水平,但中枢ghrelin/GHSR1a对焦虑相关行为的调控作用却是复杂双向的,具体机制尚不清楚。本课题拟在已有研究基础上,以内侧前额叶皮层、腹侧海马、基底外侧杏仁核这三个 GHSR1a 表达丰富且为焦虑环路重要节点的神经核团为研究对象,借助GHSR1a基因敲除、病毒介导的GHSR1a在特定脑区过表达,遗传操控GHSR1a神经元活动以及在体钙信号记录等手段,深入探讨GHSR1a 参与调控焦虑相关行为的突触和神经环路机制。同时结合单细胞测序技术对特定核团内GHSR1a 神经元所属亚群进行基因水平上的细化。研究可深化对 ghrelin/ GHS-R多重生理功能的了解,并为PTSD等应激障碍性神经精神疾病的治疗提供新思路。
英文摘要
Acute and chronic stress both elevate plasma ghrelin, the endogenous ligand for GH secretagogue receptor GHSR1a. Growing evidence suggest central ghrelin/GHSR1a system plays a dual role (anxiogenic or anxiolytic) in intergrating circuitry involved in anxiety, however the underlying mechanism are uncertain yet. Besides hypothalamus, GHSR1a was found to be relatively enriched in basolateral amygdala (BLA), ventral hippocampus (vHPC), medial prefrontal cortex (mPFC), three important nodes among a distributed array of interlinked neural circuits of anxiety. Therefore, we propose to combine cutting-edge in vivo and in vitro techniques, including genetic GHSR1a knock-out mice, virus-mediated GHSR1a overexpression in specific subtype of neurons, optogenetic/chemogenetic manipulation of activity of neurons expressing GHSR1a in specific brain regions, optical fiber recording and miniscope images to uncover the effects, and explore the synaptic and circuits mechanisms underlying GHS-R1a-dependent modulation of anxiety-related behaviors after restraint stress. Meanwhile, to explore diversity of GHSR1a neurons in specific brain regions, we plan to use Drop-Seq single cell sequence to subcluster GHSR1a neurons with identified cell markers. Our study will not only shed light on our understanding about multiple brain functions of ghrelin/GHS-R1a system, it may also contribute to the development of new treatment for certain affective disorders, such as PTSD and anxiety.
促进摄食和调节能量平衡的肽类激素 ghrelin 是生长激素促泌受体 GHSR1a 的天然配体,我们及其它实验室的前期研究均表明各种急慢性应激刺激明显升高内源性ghrelin水平,但中枢ghrelin/GHSR1a对焦虑相关行为的调控作用却是复杂双向的,具体机制尚不清楚。本课题在已有研究基础上,以下丘脑腹内侧核(VMH)、内侧前额叶皮质(mPFC)、腹侧海马(vHPC)、基底外侧杏仁核(BLA)这四个 GHSR1a表达丰富且为焦虑环路重要节点的神经核团为研究对象,借助GHSR1a基因敲除、病毒介导的GHSR1a在特定脑区特定亚群神经元的过表达、离体脑片膜片钳、在体钙信号记录及行为分析等研究手段,深入探讨GHSR1a 参与调控焦虑相关行为的突触和神经环路机制。同时结合单细胞测序技术对特定核团内GHSR1a 神经元所属亚群进行基因水平上的细化。研究发现: 1) 反复禁锢应激导致VMH、mPFC、vHPC等脑区GHSR1a的表达增加,与小鼠的焦虑样行为时程密切相关,提示GHSR1a在特定脑区的表达上调参与焦虑样行为的调控。2) GHSR1a缺失缓解反复禁锢应激及慢性社交挫败应激导致的焦虑抑郁样行为障碍,可能与GHSR1a缺失对慢性应激引起的中枢炎症的抑制作用相关。3)VMH脑区兴奋性神经元过表达GHSR1a加重小鼠基础焦虑水平和反复禁锢导致的焦虑相关行为障碍。mPFC脑区兴奋性神经元过表达GHSR1a加重反复禁锢小鼠的焦虑相关行为障碍,但不影响小鼠的基础焦虑相关行为。vHPC或BLA兴奋性神经元过表达GHSR1a对基态和反复禁锢小鼠的焦虑相关行为均无明显影响。4)反复禁锢后, GHSR1a KO小鼠mPFC区兴奋性突触传递增强,抑制性突触传递减弱。5)反复禁锢后, mPFC区过表达GHSR1a的aCaMKII+神经元兴奋性突触传递降低,抑制性突触传递增加。6)基态下GHSR1a KO小鼠和WT小鼠ONEI(open臂的兴奋性指数)无明显差别,而禁锢后GHSR1a KO小鼠ONEI明显高于WT小鼠。我们的研究结果表明VMH区是焦虑相关行为的重要脑区,VMH区兴奋性神经元GHSR1a的表达及其对神经元活动的调控对焦虑相关行为起重要的调节作用。这些创新性发现,深化了对 ghrelin/ GHS-R多重生理功能的了解,并为PTSD等应激障碍性神经精神疾病的治疗提供了新思路。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI: 10.1016/j.bbrc.2020.03.094
发表时间: 2020-03
期刊: Biochemical and biophysical research communications
影响因子: 3.1
作者: [Wei-yang Sun;Q. Kong;Meng Zhang;Xue Mi;Xiaomin Sun;Ming Yu;Tengbo Yu;Yu Zhou]
通讯作者: Wei-yang Sun;Q. Kong;Meng Zhang;Xue Mi;Xiaomin Sun;Ming Yu;Tengbo Yu;Yu Zhou
Conditional Dnmt3b deletion in hippocampal dCA1 impairs recognition memory
海马 dCA1 条件性 Dnmt3b 缺失损害识别记忆
DOI: 10.1186/s13041-020-00574-9
发表时间: 2020-03-17
期刊: MOLECULAR BRAIN
影响因子: 3.6
作者: [Kong, Qingnuan, Yu, Ming, Zhou, Yu]
通讯作者: Zhou, Yu
Adolescent Isolation Interacts With DISC1 Point Mutation to Impair Adult Social Memory and Synaptic Functions in the Hippocampus.
青少年孤立与 DISC1 点突变相互作用,损害成年社会记忆和海马突触功能
DOI: 10.3389/fncel.2018.00238
发表时间: 2018
期刊: Frontiers in cellular neuroscience
影响因子: 5.3
作者: [Li N, Cui L, Song G, Guo L, Gu H, Cao H, Li GD, Zhou Y]
通讯作者: Zhou Y
GHS-R1a Deficiency Alleviates Depression-Related Behaviors After Chronic Social Defeat Stress.
GHS-R1a 缺乏症可缓解慢性社交挫败压力后的抑郁相关行为。
DOI: 10.3389/fnins.2019.00364
发表时间: 2019
期刊: Frontiers in Neuroscience
影响因子: 4.3
作者: [Guo Li, Niu Minglu, Yang Jie, Li Li, Liu Shuhan, Sun Yuxiang, Zhou Zhishang, Zhou Yu]
通讯作者: Zhou Yu
小胶质细胞调控记忆连接和衰老相关记忆连接障碍的分子细胞和微环路机制研究
  • 批准号:
    32071141
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58.0万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    周宇
  • 依托单位:
Ghrelin/GHS-R1a通路参与情绪记忆调控的分子细胞及环路机制研究
  • 批准号:
    31471079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    87.0万元
  • 批准年份:
    2014
  • 负责人:
    周宇
  • 依托单位:
CREB在杏仁核神经环路memory allocation中的作用和机制研究
  • 批准号:
    31171079
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    55.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    周宇
  • 依托单位:
成熟神经元内DNA甲基化对突触可塑性和学习记忆的影响及其机制研究
  • 批准号:
    81070881
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    35.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    周宇
  • 依托单位:
国内基金
海外基金