瘦素受体酪氨酸磷酸化位点在情绪行为调控中的作用和信号传导机制研究

Leptin is an adipocyte hormone that can regulate mood-related behavior and produces antidepressant- and anxiolytic-like effects. Leptin binds to the long form leptin receptor (LepRb), the functional isoform of the leptin receptors, in the central nervous system and phosphorylates 3 cytoplasmic tyrosine residues within the LepRb, Tyr985, Tyr1077 and Tyr1138, to activate ERK, STAT5 and STAT3 signaling pathways, respectively. However, the role of these tyrosine phosphorylation sites and downstream signaling pathways in mediating the effects of leptin on emotional behaviors are unclear. In the present study, we propose to use the knockin mice that express mutant LepRb with phenylalanine substitution for Tyr985 alone (Y1F), Tyr1138 alone (Y3F), or all 3 tyrosines (Tyr985, Tyr1077 and Tyr1138, Y123F) to assess the importance and contribution of these LepRb tyrosine residues to mood-related behaviors and the antidepressant- and anxiolytic-like effects of leptin. Furthermore, using specific inhibitors to block different intracellular signaling pathways in the brain, the molecular mechanisms underlying leptin actions on emotional behaviors will be dissected.

瘦素是由脂肪组织分泌的一种蛋白质类激素。我们研究发现瘦素能够调节情绪行为，有抗抑郁和抗焦虑活性。进一步研究结果表明瘦素的情绪调节作用是由中枢神经系统的长型瘦素受体（LepRb）介导的。LepRb通过细胞内段三个关键酪氨酸位点(985，1077和1138)的磷酸化激活ERK，STAT3和STAT5信号传导通路来实现其相应的生物学功能。这些LepRb酪氨酸位点及其介导的信号传导通路在瘦素情绪调控中的作用尚不清楚。本项目拟利用LepRb酪氨酸位点突变的基因敲入小鼠模型，应用抑郁和焦虑行为学实验方法探讨LepRb三个关键酪氨酸磷酸化位点对抑郁和焦虑情感障碍易感性的影响和在瘦素抗抑郁、抗焦虑活性中的作用，并进一步通过抑制脑内ERK，STAT3和STAT5信号通路探讨瘦素情绪调节的分子机制。

瘦素具有抗抑郁和抗焦虑的作用。我们的前期研究发现海马和前额叶皮层敲除瘦素受体诱导抑郁而非焦虑行为，而多巴胺神经元中敲除瘦素受体则诱导焦虑行为而对抑郁行为没有影响。为了进一步阐明瘦素受体介导的细胞内信号传导通路对情绪行为调控的影响，本项目对瘦素受体酪氨酸磷酸化位点突变在抑郁和焦虑行为中的作用以及瘦素受体介导的下游信号传导通路对药物抗抑郁作用的影响进行了研究。瘦素受体酪氨酸985位点突变对抑郁和焦虑行为没有影响，也不影响瘦素的抗抑郁作用，提示酪氨酸985位点介导的ERK1/2信号传导通路不参与瘦素和瘦素受体对情绪行为的调控。腹侧背盖区注射JAK2/STAT3抑制剂能够拮抗瘦素的抗焦虑作用，提示瘦素的抗焦虑作用依赖于瘦素受体酪氨酸1138位点介导的腹侧背盖区STAT3信号传导通路。通过瘦素受体全身敲除、海马和前额叶皮层特异性敲除小鼠考察SSRI类药物氟西汀和NRI类药物地昔帕明的抗抑郁作用。瘦素受体全身敲除能够阻断氟西汀和地昔帕明的抗抑郁作用，同时阻断氟西汀诱导的海马和前额叶皮层中Akt和GSK3β的磷酸化水平升高。海马和前额叶皮层特异性敲除瘦素受体后氟西汀的抗抑郁作用也被阻断。地昔帕明的抗抑郁作用在海马和前额叶皮层特异性敲除瘦素受体后没有受到影响。以上结果提示瘦素受体参与了抗抑郁药物的药效发挥，其功能障碍可能影响抑郁症病人对氟西汀和地昔帕明的药物反应。我们的研究结果阐明了瘦素受体介导的不同信号传导通路对抑郁和焦虑行为具有不同的作用，为开发抗抑郁、抗焦虑药物提供了新的靶点。