杏仁核SK2通道对创伤后应激障碍模型小鼠恐惧记忆表达和消退的调控及机制研究

The proposal is continuing our study in the mechanism of post-traumatic stress disorder (PTSD). Memory is our ability to acquire, store, integrate and subsequently recall information and past experiences in the brain. Fear memory is the best-studied form of memory using classical conditioning procedures (contextual fear conditioning and fear conditioning to a tone). Amygdala regulates fear memory. We recently found that an increase in synaptosomal small conductance calcium-activated potassium channel 2 (SK2 channel) in PTSD model mice undergoing fear memory extinction. SK2 channels regulate neural plasticity and fear memory expression by altering membrane K+ conductance. Therefore, we hypothesized that amygdalar SK2 channels regulate the expression and extinction of fear memory in PTSD model mice. To validate this hypothesis, we will develop a PTSD mice model by electric foot shock, and study the manipulation of SK2 channels on the expression and extinction of fear memory. Then, we will explore the expression, distribution and function of amygdalar SK2 channels in PTSD mice undergoing fear memory expression and extinction. The distribution and function of SK2 channels were regulated by cytosolic membrane palmitoylated protein 2 (MPP2)-mediated internalization and protein kinase A (PKA)-mediated phosphorylation. Accordingly, we will further illuminate the influence of MPP2 on the dynamic of SK2 channels and the involvement of PKA. This study will enrich our understanding of neurobiology of fear memory as seen in PTSD and open a new avenue of development of novel treatment for people suffering PTSD.

本课题旨在延续我们对创伤后应激障碍（PTSD）机制研究。杏仁核调控恐惧记忆，我们最近发现PTSD模型小鼠恐惧记忆消退后杏仁核突触小体SK2通道蛋白表达增加，SK2通道通过改变膜K+电导调控神经元突触可塑性和恐惧记忆表达，据此我们假说认为杏仁核SK2通道调控PTSD恐惧记忆的表达和消退。为验证该假说我们首先采用足底电刺激诱导PTSD模型小鼠，在整体水平研究杏仁核SK2通道对恐惧记忆表达和消退的作用；在此基础上研究恐惧记忆表达和消退后杏仁核不同亚区SK2通道表达、分布和功能改变；SK2通道分布和功能受到胞浆MPP2蛋白介导的SK2通道内吞和蛋白激酶A（PKA）介导SK2通道磷酸化调控，据此我们拟深入研究MPP2蛋白介导SK2通道内吞在恐惧记忆表达和消退过程中作用以及PKA介导SK2通道磷酸化是否参与该过程。本研究将加深对PTSD个体恐惧记忆的神经生物学机制认识，并为研发特异性防治药物提供靶标。

创伤后应激障碍（PTSD）是一种创伤性事件关联的恐惧记忆增强和重现为特征的慢性精神障碍，由经历或者目睹重大创伤事件引起。在普通人群中的发病率为7%-12%，且呈逐年上升的趋势。目前对其发病机制尚不明确，缺乏有效的防治，故深入研究恐惧记忆形成和消退的机制，不仅有利于揭示PTSD的发病机制，也为临床防治PTSD提供有效的药物治疗靶点，具有重要的临床意义。在啮齿类动物，条件恐惧形成和消退常常被用于模拟PTSD。杏仁核是与恐惧和焦虑情绪联系密切，位于颞叶深部的杏仁状核团，主要有基底外侧杏仁核、中央内侧杏仁核和边缘皮质核组成。其中基底外侧杏仁核（BLA）在恐惧记忆的形成和消退中发挥着至关重要的作用。大量文献表明基底外侧杏仁核中的谷氨酸能神经元兴奋性的变化与恐惧记忆有关，而小电导钙激活钾离子通道亚型2（SK2）介导的中后超极化电位（mAHP）参与调节神经元的放电频率。活化PKA可以通过磷酸化SK2通道降低SK2通道的表达，而膜棕榈酰化蛋白2（MPP2）作为分布于突触后致密部的锚定蛋白可以介导SK2通道的表达。故本实验拟探究BLA中的SK2通道在恐惧记忆形成和消退中的作用及可能的调节机制。我们首先成功建立了小鼠条件恐惧形成和消退模型，观察了小鼠恐惧形成和消退时BLA中谷氨酸能神经元兴奋性的变化，使用化学遗传和光遗传技术探究了抑制BLA中谷氨酸能神经元兴奋性对小鼠恐惧形成和消退的影响。然后我们观察了恐惧形成和消退对BLA中SK2通道的影响，使用药理学方法验证了调控SK2通道对恐惧记忆的影响。最后我们分别探究了活化PKA和MPP2是否可以通过介导SK2通道的变化影响小鼠的恐惧记忆。结果表明BLA中的谷氨酸能神经元和突触SK2通道参与小鼠恐惧记忆的形成和消退。在恐惧记忆形成时，BLA中谷氨酸能神经元处于过度兴奋状态，与活化PKA介导的突触SK2通道的表达减少有关。而在恐惧记忆消退时，BLA中谷氨酸能神经元兴奋性的恢复与MPP2介导的突触SK2通道增加有关。我们的研究结果进一步阐明了PTSD的神经生物学机制，为PTSD的治疗提供了新的药物靶点。