内嗅皮层尾内侧谷氨酸能神经元-海马中间区新生神经元环路构建在抑郁/抗抑郁行为中的重要作用研究

Hippocampal newborn neurons (HNN) are critically involved in the pathology of depression and the effect of antidepressants. However, how the circuit of HNN establish, especially, and which circuit of them account for the generation of depressive/antidepressive behavior remains unknown. Our preliminary experiment revealed significant heterogeneous connectivity patterns of HNN along the dorsal-ventral axis of the hippocampus. More importantly, we found that fluoxetine treatment and chronic stress selectively remodeled the input circuit of HNN located in the intermediate region from caudomedial entorhinal cortex. Accordingly, we plan to apply a viral trans-synaptic tracing tool to study how depression and antidepressant affect the circuit formation of HNN along the dorsal-ventral axis. Moreover, we plan to develop an activation/inhibition of certain neural circuit based Dreadds and Cre transgenic mice to identify the role of glutamatergic neuron in the caudomedial entorhinal cortex-newborn neuron in the intermediate hippocampus circuit in the generation of depressive/antidepressive behaivor Next, we plan to use qPCR, gene assay, Cloning, protein assay, and Western blot to clarify the molecular mechanism.

海马新生神经元与抑郁病理/抗抑郁治疗关系极为密切，但抑郁症海马新生神经元环路构建情况，特别是其具体哪条神经环路构建紊乱/重塑与抑郁/抗抑郁行为产生有关迄今未明。我们预实验研究发现沿海马Dorsal-Ventral Axis（腹背轴）分布的成年新生神经元的输入/输出神经环路构建模式具有显著异质性。更重要是，我们发现氟西汀和慢性应激选择性共同重塑内嗅皮层尾内侧-海马中间区新生神经元环路构建。基于预实验结果和我们发展的新技术，本项目拟运用基于病毒的跨突触追踪神经环路方法，阐明沿海马腹背轴分布的新生神经元神经环路在抑郁模型和抗抑郁药物干预下的构建规律；并拟融合化学遗传学和转基因小鼠发展一种激活/抑制特定神经环路技术，解析鉴定内嗅皮层尾内侧谷氨酸能神经元-海马中间侧新生神经元环路构建在抑郁/抗抑郁中行为产生中作用；运用qPCR、基因芯片、WB、Clonging、蛋白芯片等技术阐明与其相关的分子机制。

特定神经元环路构建构建紊乱/重塑与抑郁/抗抑郁行为调控及药物靶点密切相关，我们通过神经环路跨突触追踪病毒、光遗传结合钙成像、在体/膜片钳离体电生理、RNA-Seq转录组测序等方法，研究海马成熟/新生神经元环路构建规律、中缝背核5-HT能神经元环路作用，主要发现（1）中缝背核-前脑5-HT能神经元环路激活发挥快速抗抑郁作用，并发现中缝背核nNOS-SERT偶联调控环路的激活，nNOS-SERT解偶联多肽/化合物发挥快速抗抑郁作用，是基于单胺系统研发的快速抗抑郁新靶点，具有较高的理论意义和实际价值；（2）新型抗抑郁药物阿戈美拉汀增加海马CA3区-腹侧齿状回成熟神经元反向投射，并且证明海马CA3区向腹侧齿状回成熟神经元反向投射介导抗抑郁作用，5-HTR3A介导抗抑郁样药物的海马DG的腹背侧差异和抗抑郁作用；(3) 经典抗抑郁药物氟西汀特异性增加海马齿状回intermediate区的新生神经元环路构建，全脑范围的input环路构建增加，慢性应激降低intermediate区海马新生神经元的环路构建并被氟西汀逆转，并证明该环路介导氟西汀的抗抑郁作用。本项目研究结果加深了我们对抑郁症神经环路机制的认识，并在此基础上开发了新的新药靶点和快速抗抑郁先导化合物，研究成果发表在国际顶级期刊science，得到媒体和专家的高度赞扬。