若想攻克抑郁症這一座“大山”，我們需解析其神經環路機制，知其根底，加快研究，方能防患于未然。抑郁症患者的一大特征是情緒狀态十分消沉，以緻于快感缺失，即使做什麼都無法使自己開心。針對這一方向，過去研究表明，伏隔核（Nucleus accumbens, NAc）參與成瘾、獎賞、社會焦慮等行為，是調控獎賞性行為的重要腦區。那麼，NAc是否與抑郁相關呢？

2019年01月10日，《Neuron》雜志在線刊登了洛克菲勒大學Paul Greengard教授的最新重要工作[1]，他們發現NAc中膽堿能中間神經元（Cholinergic interneuron， ChI）中超極化激活環核苷酸門控通道2（HCN2）在抑郁相關行為中起至關重要作用。該研究首次發現伏隔核調控抑郁相關行為的神經環路機制，極大提高了人們對抑郁領域的認知。

93歲高齡的Paul Greengard教授

結果

1.抑郁症模型鼠NAc外殼部ChI活性降低

為研究NAc ChI是否參與抑郁相關行為，作者使用三種抑郁症模型鼠——慢性社會挫敗應激模型[2]、慢性束縛應激模型[2]、p11條件敲除模型[3]，以ChAT-eGFP标記ChI（圖1A-B）。

小鼠接受10天慢性社會挫敗應激後根據其行為學表征可分為兩組：應激易感型和應激抵抗型。接着，作者使用膜片鉗電生理方法記錄NAc外殼部與核心部ChI，發現易感型小鼠NAc外殼部ChI的發放頻率顯著降低，且發放頻率與小鼠抵抗性呈正相關；而NAc核心部ChI發放頻率維持不變（圖1C-G）。慢性束縛應激模型鼠具有相同現象，而p11條件敲除模型鼠NAc外殼部與核心部ChI發放頻率均有降低，外殼部降低水平更高（圖1H-K）。

綜上，NAc外殼部ChI的活性降低普遍存在于抑郁症模型鼠，表明NAc外殼部ChI參與抑郁相關行為。

圖1 抑郁症模型鼠NAc外殼部ChI活性降低

2.抑制NAc腦區ChI增加小鼠抑郁症易感性

為研究NAc腦區ChI在抑郁行為中的功能，作者在ChAT-Cre小鼠的NAc中雙側注射AAV-DIO-hM4D，通過CNO化學抑制NAc腦區ChI後，急性阈下社會挫敗應激可誘發抑郁行為，體現在快感缺失（anhedonia）現象以及強迫遊泳範式、懸尾範式中小鼠不動（immobility）時間增長（圖2）。

圖2 抑制NAc腦區ChI後，急性應激可誘發抑郁行為

3.激活NAc腦區ChI增加小鼠抑郁症抵抗性

由上文結果可知，NAc腦區ChI活性降低會增加小鼠抑郁症易感性，那麼提高NAc腦區ChI活性是否可反轉上述現象呢？作者就此展開研究。

他們在ChAT-Cre小鼠的NAc中雙側注射AAV-DIO-rM3D，以慢性社會挫敗應激作為行為學範式，發現14天連續注射CNO慢性激活NAc腦區ChI可反轉易感型小鼠的社交躲避行為，即社交行為顯著增加；而1次注射CNO急性激活無此現象（圖3A-D）。電生理實驗結果表明，14天連續注射CNO提高了NAc腦區ChI本底發放水平（圖3E-F）。此外，慢性激活NAc腦區ChI增加了小鼠抑郁症的抵抗性，體現在糖水偏好現象以及強迫遊泳範式、懸尾範式中小鼠不動時間減少（圖3G-L）。

2、3兩部分結果表明，NAc腦區ChI在抑郁行為中起至關重要作用。

圖3 激活NAc腦區ChI反轉抑郁行為

4.抑郁症模型鼠Hcn2基因轉錄水平降低

在了解NAc腦區ChI在抑郁行為中的重要性之後，作者就其分子機制展開進一步研究。他們使用RNA測序技術，發現p11條件敲除鼠NAc腦區ChI中有59個基因轉錄水平下調，54個基因轉錄水平上調（圖4A），其中Hcn2基因轉錄水平大幅降低（圖4B）。Hcn2基因編碼超極化激活環核苷酸門控通道2（HCN2），可調控神經元活性[4]。

接下來，作者研究慢性社會挫敗應激範式中易感型與抵抗型小鼠Hcn基因家族的轉錄水平，發現隻有Hcn2基因在易感型小鼠中轉錄水平顯著降低（圖4C）。電生理結果顯示，p11條件敲除鼠與易感型小鼠NAc腦區ChI中HCN2介導的電流幅度均顯著降低（圖4D-E）。

這些結果表明HCN2表達下調可能會降低NAc腦區ChI活性，進而增加抑郁症的易感性。那麼，此假設真實可靠嗎？

圖4 抑郁症模型鼠Hcn2基因轉錄水平降低

5.抑郁症模型鼠HCN2功能受損導緻ChI活性降低

為驗證上述假設，作者繼續使用膜片鉗電生理方法。他們通過注入-100pA的電流誘導神經元超極化，檢測超極化誘導的去極化水平，此現象與HCN2的功能密切相關[5]。他們發現p11條件敲除鼠與易感型小鼠NAc腦區ChI的超極化誘導的去極化水平顯著降低（圖5A-F），表明HCN2功能受損。此外，藥理學結果顯示，加入HCN2抑制劑ZD7288後NAc腦區ChI發放頻率顯著降低。表明HCN2表達下調确實可以降低NAc腦區ChI活性，進而增加抑郁症的易感性。

圖5抑郁症模型鼠HCN2功能受損導緻ChI活性降低

6.過表達HCN2緩解抑郁相關行為

上文結果表明抑郁症模型鼠中HCN2功能受損，那麼HCN2是否可作為抗抑藥物靶點呢？作者就此展開最後的研究。

他們在ChAT-Cre小鼠的NAc中雙側注射HSV-LSL-HCN2以在NAc腦區ChI中過表達HCN2，發現HCN2通道電流與神經元發放水平顯著上升（圖6A-C）。此外，過表達HCN2增加了小鼠對慢性社會挫敗應激的抵抗性（圖6D-F），也緩解了抑郁相關行為，體現在糖水偏好水平以及強迫遊泳範式、懸尾範式中不動時間的減少（圖6G-L）。

圖6 過表達HCN2緩解抑郁相關行為

總結

當今社會壓力越來越大，抑郁症的發病率也逐年提升，因此解決抑郁症這一難題，刻不容緩。但是，抑郁症的成因與相關神經機制錯綜複雜，我們知之甚少。本篇文章結合電生理、化學遺傳學、行為學等多種方法發現NAc腦區ChI中HCN2參與并調控抑郁相關行為，抑郁症易感性小鼠HCN2表達量降低，導緻ChI發放頻率降低，從而引起小鼠産生抑郁行為。這項研究揭示了抑郁的神經環路以及分子機制（圖7），為臨床治療抑郁症提供了新的藥物靶點——HCN2！

圖7 調控兩種痛覺行為的神經環路示意圖

參考文獻

1.Cheng, J., et al., HCN2 Channels in Cholinergic Interneurons of Nucleus Accumbens Shell Regulate Depressive Behaviors. Neuron, 2019.

2.Akil, H., et al., Treatment resistant depression: A multi-scale, systems biology approach. Neurosci Biobehav Rev, 2018. 84: p. 272-288.

3.Oh, Y.S., et al., SMARCA3, a chromatin-remodeling factor, is required for p11-dependent antidepressant action. Cell, 2013. 152(4): p. 831-43.

4.Chan, C.S., et al., HCN2 and HCN1 channels govern the regularity of autonomous pacemaking and synaptic resetting in globus pallidus neurons. J Neurosci, 2004. 24(44): p. 9921-32.

5.Maroso, M., et al., Cannabinoid Control of Learning and Memory through HCN Channels. Neuron, 2016. 89(5): p. 1059-73.