孤独症谱系障碍（ASD）的核心症状之一是社交障碍，而血清素（5-HT）系统在其中扮演着至关重要的角色。临床观察发现ASD患者存在血液中血清素水平升高及血清素转运体可用性降低的现象，提示血清素能系统功能紊乱。尽管先前研究已发现中缝背核（DRN）到伏隔核（NAc）或中缝中核（MR）到内侧隔核（MS）的血清素能通路分别调控社交奖赏和社交记忆，但DRN至基底外侧杏仁核（BLA）这条解剖学上密集、且与人类社交性疾病（如ASD和威廉姆斯综合征）杏仁核5-HT神经支配变化高度相关的通路，其在生理状态下调控社交行为的具体功能及治疗潜力尚不明确。
本研究通过整合分子遗传学、神经环路技术和行为学分析，系统性地剖析了DRN→BLA血清素能通路的功能。
研究人员首先通过c-Fos免疫染色发现，小鼠在社交互动中DRN与BLA脑区被共同激活。进而，利用TPH2启动子驱动的顺向病毒追踪技术，研究人员证实了DRN⁵⁻ᴴᵀ神经元存在向BLA的直接单突触投射，并在BLA内形成密集的神经末梢丛，为此通路的存在提供了坚实的解剖学证据。
为探究其功能，研究人员采用了光遗传学双向调控策略。抑制DRN区全部神经元或特异性抑制DRN区的5-HT神经元，均会显著削弱小鼠的社交动机，使其丧失对陌生小鼠（S1）相对于空笼子的天然偏好；相反，激活DRN5-HT神经元则能增强社交互动时间。重要的是，这些操作均未影响小鼠的运动能力或社交记忆（对新奇小鼠S2的辨别），表明该通路特异性调控社交动机。随后，研究人员通过精确靶向DRN→BLA投射纤维本身，以及采用逆向跨单突触追踪（AAV-TPH2-Cre(retro) + AAV-DIO系统）这一正交策略特异性操控该通路，再次验证了双向调控社交行为的效果：激活增强社交，抑制则减弱社交。这排除了局部效应，确证了DRN→BLA血清素能通路对社交行为的特异性和强大调控作用。
最关键的是，研究人员在一个具有高度构建效度的ASD遗传模型——16p11.2杂合缺失小鼠中评估了该通路的治疗潜力（中山大学附属第七医院李宁宁教授提供16p11.2杂合缺失小鼠）。这些小鼠表现出DRN内TPH2⁺神经元密度显著降低和严重的社交缺陷，其社交能力指数较野生型小鼠下降52%。引人注目的是，光遗传学激活其DRN→BLA血清素能通路，能够将社交能力强劲地挽救至野生型水平的89%，且不改变常规运动活动。这一发现首次提供了直接证据，证明选择性激活此特定通路可以有效挽救遗传因素导致的社会缺陷，揭示了其作为治疗ASD等神经发育障碍核心社交症状的新型环路特异性靶标的巨大潜力。
综上所述，本研究不仅确立了一条新的、关键的调控社交动机的血清素能通路——DRN→BLA通路，并首次在遗传学模型中介导了社会缺陷的行为挽救，将基础神经环路的机制发现与治疗应用直接联系起来。尽管未来仍需探索该通路中5-HT与其他神经调质（如催产素、多巴胺）的相互作用，以及慢性调控的效果和普适性，但我们的工作无疑增进了对社交功能障碍发病机制的理解，并为ASD的靶向神经调控治疗开创了一个经过验证的新范式。
图15-HTDRN-BLA神经环路调控小鼠的社交能力。A 社交互动（上图）和社交探索（下图）实验示意图。小鼠分别暴露于社交刺激（另一只小鼠）或空腔室90分钟后实施安乐死，以评估c-Fos激活。代表性免疫荧光图像显示中缝背核（DRN，上图）和基底外侧杏仁核（BLA，下图）中的c-Fos表达（绿色）和DAPI核染色（蓝色）。插图显示了感兴趣区域的放大视图。柱状图显示了c-Fos阳性神经元的数量（每0.1 mm²）。比例尺：1 mm。B 显示光遗传学操作和行为测试流程的实验时间线。第1天向DRN注射编码ChR2或NpHR的AAV载体，随后进行行为测试（第21天进行三室社交测试，第28天进行旷场测试），并在第35天收集组织进行分析。C C57BL/6J小鼠病毒注射和光遗传学刺激示意图（阴影区：光纤路径）。将AAV-hSyn-ChR2/NpHR-eYFP载体注射到DRN，并植入光纤进行光刺激。荧光成像证实了DRN中精确的病毒表达（右图）。比例尺：200 μm。D 热图显示了三室社交测试期间的运动模式。上图比较了在空腔室（E）与包含社交刺激（S1）的腔室中停留的时间。下图描绘了社交新奇性阶段，比较了与熟悉社交刺激（S1）和新奇社交刺激（S2）相处的时间。E 社交能力指数的量化。与空腔室（E）相比，小鼠对包含社交刺激（S1）的腔室表现出显著偏好。F 社交新奇性指数的量化。与熟悉社交刺激（S1）相比，小鼠对新奇社交刺激（S2）表现出显著偏好。G 旷场测试结果显示实验组（对照组、593 nm和473 nm光刺激条件）之间的平均运动速度无显著差异。H 实验装置示意图。将AAV-TPH2-ChR2/NpHR-mCherry注射到C57BL/6J小鼠的DRN中，然后植入光纤进行光刺激（473 nm用于激活ChR2；593 nm用于抑制NpHR；阴影区：光纤路径）。下图：代表性的mCherry荧光图像，显示病毒结构在DRN中的特异性表达。插图显示了轮廓区域的放大视图。比例尺：1 mm。I 实验时间线。第1天进行AAV-ChR2/NpHR注射。行为测试包括第21天的三室社交测试和第28天的旷场测试，并在第35天收获和分析组织。三室测试的刺激方案在光关闭和光开启阶段之间交替进行，每个阶段持续5分钟。J 三室社交测试期间的社交能力指数。与光关闭条件相比，光遗传学抑制（593 nm，左图）或激活（473 nm，右图）DRN血清素能神经元显著改变了社交行为。K 旷场测试中的平均速度。593 nm、473 nm和对照组之间未观察到显著差异。L 实验装置示意图。将AAV-TPH2-ChR2/NpHR-mCherry注射到C57BL/6J小鼠的DRN中，然后植入光纤进行光刺激（473 nm激活ChR2，593 nm抑制NpHR；阴影区：光纤路径）。下面的荧光图像显示了基底外侧杏仁核（BLA）和DRN中的mCherry表达，证实了DRN-BLA投射的标记。AAV-mCherry（红色）与TPH2⁺血清素能神经元（黄色）在DRN的共定位。比例尺：200 μm。M 实验时间线。第1天进行AAV注射。第21天进行三室社交测试，第28天进行旷场测试，第35天收获和分析组织。在三室社交测试中，使用交替的5分钟光关闭和光开启阶段进行刺激。N 三室测试中的社交能力指数。光遗传学抑制（593 nm）或激活（473 nm）DRN-BLA通路显著改变了小鼠的社交行为。O 旷场测试中的平均速度。593 nm、473 nm和对照组之间的运动能力未观察到显著差异。P 光遗传学操作实验装置。向16p11.2缺失（16p11.2）小鼠的DRN注射AAV-DIO-ChR2-mCherry，同时向BLA注射逆向示踪AAV-TPH2-Cre-EGFP。将光纤植入DRN以实现光遗传学激活（473 nm；阴影区：光纤路径）。荧光图像证实了BLA中的EGFP表达和DRN中的mCherry表达，表明DRN-BLA通路被特异性标记。比例尺：200 μm。Q 三室社交测试中野生型（WT）和16p11.2小鼠的社交能力指数比较。16p11.2小鼠的社交能力显著低于WT小鼠。光遗传学激活DRN-BLA通路（473 nm）显著改善了16p11.2小鼠在三室测试中的社交能力指数。R 旷场测试中的平均速度。WT、16p11.2和16p11.2-473 nm激活组之间的运动能力无显著差异（n.s.），证实光遗传学刺激不影响一般运动活动。S 实验装置示意图。向DRN注射AAV-DIO-ChR2/NpHR-eYFP，并向中央杏仁核（CeA）注射逆向示踪AAV-TPH2-Cre以特异性标记CeA-DRN投射。植入光纤进行光刺激（473 nm激活ChR2，593 nm抑制NpHR）。下面的荧光图像显示了CeA和DRN中的eYFP表达，证实了CeA-DRN投射的标记。比例尺：200 μm。T 实验时间线，与（A-D）相同。U 三室测试中的社交能力指数。光遗传学抑制（593 nm）或激活（473 nm）CeA-DRN通路显著改变了小鼠的社交行为。V 旷场测试中的平均速度。593 nm、473 nm和对照组之间的运动能力未观察到显著差异。数据表示为平均值±标准误（Mean ± SEM）。与对照组相比，*P < 0.05, **P < 0.01, ***P < 0.001。
原文链接：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=164d3a3918ad8ac90be064a9c2d577c8
文章来源：https://url.scnu.edu.cn/record/view/index.html?key=24154f1984a2e857c7abdba30720b0d5