海马神经发生对颅脑创伤后恐惧记忆的促进作用及腺苷A2A受体的调控机制

There is no effective treatment for PTSD, a disease characterized by acquisition and maintenance of excessive fear. Studies have shown that hippocampal adult neurogenesis may promote the formation of panic memories. In addition, our pilot studies together with published literatures indicate that adenosine A2A receptor (A2AR) plays an important role in cognitive and emotional regulations, it may promote neurogenesis post-traumatic brain injury (TBI). A2AR also interacts with BDNF – a crucial regulatory molecule links to negative emotional memory and neurogenesis. We hypothesize that hippocampal neurogenesis may attribute fear conditioning after TBI, mechanistically, A2AR may promote abnormal hippocampal neurogenesis, formation of pathological hippocampus-amygdala neural circuits, as well as the consolidation of negative emotional memory. The aim of this proposal is to verify our hypothesis and to verify the regulatory role of A2AR in cAMP/pCREB and BDNF/TrKB signaling pathways, using optogenetics and other manipulating approaches. If accomplished this project will contribute not only to the understanding of underlying mechanisms/molecular networks of fear memory formation after TBI, but will also help in uncovering therapeutic targets against PTSD and its related neuropsychiatric disorders.

过度恐惧获得和维持是PTSD特征性病变，神经环路异常是其根本，尚无有效治疗手段。有研究表明成体海马神经发生可促进恐惧记忆形成；另据我们前期研究及文献提示，腺苷A2A受体(A2AR)在认知和情绪调控中发挥重要作用，且可能在脑创伤(TBI)后促进神经发生，并对负性情绪记忆和神经发生的重要调节分子BDNF发挥了关键调控作用。故我们推测TBI后海马神经发生介导的海马-杏仁核病理性环路可能是条件性恐惧的重要机制；A2AR通过作用于BDNF/TrKB信号系统在此过程中发挥了重要的促进作用。本研究拟利用光遗传学、跨突触追踪神经网络等技术手段证明上述假设，阐明其神经环路和调控环节；进一步明确A2AR在其中的作用环节及所涉cAMP/pCREB、BDNF/TrKB转导机制。本项目不仅有助于从整体网络层面阐明颅脑创伤后恐惧记忆形成的机制，更为PTSD等以病理性创伤记忆增强为特征的神经精神疾病的防治提供实验依据。

过度恐惧获得和维持是PTSD特征性病变，神经环路异常是其根本，TBI后恐惧记忆的环路和相关调控机制尚无报道。本研究利用神经环路示踪、光遗传学、Cre-LoxP等技术，证明了海马成体神经发生促进了TBI 后条件性恐惧，并探讨了其作用环节（获得或提取）及环路、细胞和分子机制，并证明了A2AR活化对TBI后成体神经发生和恐惧记忆的调节作用及机制。.研究首先通过TBI和场景恐惧条件化模型证明，轻度TBI可以促进恐惧记忆的获得，中度TBI可以促进恐惧记忆的获得和提取，而抑制神经发生减轻了TBI后恐惧记忆形成和提取，提示TBI可通过海马神经发生促进恐惧记忆的形成或提取。进而通过顺向、逆向和双向病毒示踪，发现vCA1-dDG投射可能发挥重要作用，且该投射以兴奋性神经元为主。进一步，通过Cre-LoxP系统进行脑区特异性神经元A2AR敲除，发现BLA和腹侧海马（vHP）A2AR在上述恐惧行为中发挥了重要的调控作用。最后，通过离体和在体实验发现A2AR调节剂对神经损伤后成体神经发生发挥了重要调控作用，即A2AR激动剂可促进原代神经干细胞增殖和向神经元转化，而在体实验发现A2AR抑制剂可促进TBI后神经干细胞增殖和向神经元转化。.本项目不仅有助于从整体网络层面阐明颅脑创伤后恐惧记忆形成的机制，更为PTSD等以病理性创伤记忆增强为特征的神经精神疾病的防治提供实验依据。发表基金标注论文6篇 ，其中SCI论文2篇，核心期刊中文论文3篇（其中一篇获第十九届重庆市期刊优秀论文二等奖），国际会议论文1篇；培养毕业博士生2名，硕士生1名。下一步拟通过Cre/LoxP系统实现在vCA1-dDG投射上表达抑制/激活蛋白，通过光遗传学手段证明该投射在TBI后恐惧记忆中的作用，进一步利用Flp/Frt系统和Cre/LoxP系统敲除该投射的A2AR，探讨该投射上A2AR的作用及其分子机制。