mGluR5通过调控孤束核-杏仁核环路可塑性参与胃食管反流病的机制研究

Gastroesophageal reflux disease (GERD) is a chronic condition that seriously affects the quality of life. Traditional antacids only alleviate the symptoms of some patients. The therapeutic efficacy of GERD is expected to be improved by inhibiting transient esophageal sphincter relaxation (TLESRs) and improving negative emotions. Metabotropic glutamate receptor type 5 (mGluR5) may play an important role in both phases, whereas the specific mechanism is unclear. We conducted a large number of basic researches in mGluR5 and found that the expression of mGluR5 was elevated in the brain regions of the nucleus tractus solitarii (NTS) and amygdala (AMY) of the GERD model. And mGluR5 inhibitors could effectively relieve the anxiety symptoms. Based on the previous work, this project aims to clarify the plasticity of NTS-AMY circuit structure in GERD model by Golgi staining and immune-electron microscopy. Using micro-PET-CT, optogenetics, behavioral pharmacology and targeted quantitative proteomics techniques and esophageal manometry reveal the role and molecular mechanisms of mGluR5 in the NTS-AMY circuit involved in the inhibition of TLESRs and improving negative emotions. This research may help to provide new ideas for developing more effective targeted therapy strategies for GERD.

胃食管反流病（GERD）是一种严重影响生活质量的慢性疾病，传统的抑酸药仅能缓解部分患者的症状。通过抑制一过性食管下括约肌松弛（TLESRs）及改善负性情绪有望提高GERD的治疗疗效，而代谢型谷氨酸受体5（mGluR5）可能在两个环节中都发挥重要作用，但具体机制尚不清楚。我们前期开展了大量mGluR5的基础研究，发现GERD模型孤束核（NTS）和杏仁核（AMY）脑区内mGluR5表达升高，且mGluR5抑制剂可以有效缓解焦虑样症状。本课题拟在前期工作基础上，通过高尔基染色和免疫电镜等方法明确GERD模型NTS-AMY环路结构可塑性变化; 利用micro-PET-CT、光遗传学技术、行为药理学实验、靶向定量蛋白组学技术以及食管测压等方法揭示NTS-AMY环路内mGluR5参与抑制TLESRs及改善负性情绪的作用和分子机制。该研究有助于为开发GERD更加有效的靶向治疗策略提供新思路。

胃食管反流病（GERD）是一种严重影响生活质量的慢性疾病，且往往伴随睡眠障碍、焦虑和抑郁等负性情绪，处于一种多病共存、互为因果的状态。传统的抑酸药仅能缓解部分GERD患者的症状，因此开展新的治疗方式的研究探索尤为重要。了解与睡眠障碍、焦虑和抑郁相关的脑区，寻找相关的靶点，可能有助于开发新的GERD治疗思路。.本项目中，我们成功建立了慢性睡眠剥夺诱导焦虑样和抑郁样行为的模型。利用该模型，联合荧光显微光学切片断层成像（fMOST）技术和病毒注射，绘制了小鼠全脑激活细胞的高分辨图谱，发现慢性睡眠剥夺（CSD）模型激活的主要差异脑区包括RSP、ACA、AI、GU和PAR等。进一步，我们对该模型的食管组织进行转录组测序及PCR验证，结果发现在CSD模型中，食管组织多种生物钟基因出现变化。包括生物钟基因Per3、BARX1在CSD中上调，表达下调的基因包括：Chil4, Lor, Krt4, Calm4, Igha, Mcpt1, Jchain, Flg, Krt13, Caml3以及Krt15。这与既往研究中GERD患者食管局部组织的差异性基因变化一致。且该模型可以很好地模拟临床中GERD患者食管的病理表型。进一步，我们成功构建了GABA能神经元条件性敲除mGluR5的小鼠，发现该小鼠有明显的抗焦虑和抗抑郁样的行为。利用转录组测序建立全脑多脑区的转录图谱，发现GABA能神经元敲除mGluR5后，多个脑区都会出现显著的基因改变。这些数据为后续深入研究mGluR5在神经环路中调控胃食管反流伴发的负性情绪提供基础。.此外，GERD在老年人群中也是高发疾病，并且常常伴随有负性情绪。我们通过老年焦虑模型发现其肠道菌群结构紊乱及菌群多样性降低。通过建立慢性痛伴发焦虑模型发现PFC脑区内炎症相关分子的重要作用。研究结果为未来靶向肠道菌群和炎性因子治疗GERD及伴发负性情绪提供理论基础。综上，本项目的研究聚焦GERD及其伴发的睡眠障碍、焦虑和抑郁等负性情绪的机制研究。从睡眠剥夺小鼠模型高分辨全脑细胞激活图谱，到mGluR5敲除小鼠的全脑多脑区转录图谱，取得了丰富的科研数据。从肠道菌群的检测到炎症相关分子的发现，为未来靶向治疗GERD及其伴发症状奠定基础。