应激通过下调神经元Dkk3促进小胶质细胞突触吞噬诱发抑郁行为:Wnt-CX3CL1/CX3CR1通路机制

时间:2025年10月25日
来源:Molecular Psychiatry

编辑推荐:

语 本研究针对慢性应激诱发抑郁行为的机制不明问题,揭示海马CA1区神经元Dkk3蛋白下调通过激活Wnt-CX3CL1/CX3CR1通路,增强小胶质细胞对突触的吞噬作用,导致神经元活动抑制及抑郁样行为。通过基因操作、药理学干预及光遗传学技术,证实靶向Dkk3或CX3CL1可逆转病理过程,为重度抑郁症(MDD)提供了新的治疗靶点。

广告
   X   

在现代社会,压力已成为诱发精神疾病的重要因素,其中重度抑郁症(Major Depressive Disorder, MDD)的发病率持续攀升,但其具体发病机制尚不明确,临床治疗手段也十分有限。研究表明,慢性压力可导致大脑免疫细胞——小胶质细胞的异常激活,进而引发突触功能紊乱。然而,压力如何精确调控小胶质细胞与神经元之间的对话,仍是未解之谜。
发表于《Molecular Psychiatry》的最新研究首次发现,在慢性不可预见性温和应激(Chronic Unpredictable Mild Stress, CUMS)模型大鼠的海马CA1区,一种名为Dkk3(dickkopf Wnt signaling pathway inhibitor 3)的蛋白表达显著下调。通过多维实验手段,团队揭示Dkk3的下调会激活Wnt信号通路,促进神经元释放趋化因子CX3CL1,进而通过其受体CX3CR1激活小胶质细胞,增强其对神经元树突棘的吞噬作用,最终导致CA1神经元活动抑制及抑郁样行为。研究进一步通过小胶质细胞剔除、神经元特异性Dkk3敲低或过表达、CX3CL1抗体干预及Wnt通路抑制剂(XAV-939)等多种方法验证了这一机制,并发现Dkk3过表达或CX3CL1中和抗体均可逆转上述病理过程。
关键技术方法
研究采用CUMS大鼠抑郁模型,结合三维重构、蛋白质组学、分子对接、膜片钳记录、光遗传学与化学遗传学(DREADD)技术,通过立体定位注射腺相关病毒(AAV)实现细胞特异性Dkk3操作,并利用CX3CR1-creERT2及CaMKII-cre转基因小鼠进行细胞类型特异性调控。行为学测试包括蔗糖偏好实验(SPT)、强迫游泳实验(FST)、高架十字迷宫(EPM)等,辅以免疫荧光、Western blot、qPCR及高尔基染色等分子与形态学分析。
研究结果
慢性应激诱导抑郁样行为及海马CA1区小胶质细胞激活
CUMS模型大鼠在SPT、FST、EPM等行为测试中表现出明显的快感缺失、行为绝望和焦虑样行为。免疫荧光显示CA1区小胶质细胞标志物Iba1+细胞数量增加,形态呈激活状态(分支减少、过程缩短),同时炎症因子(如IL-1β、TNF-α)及补体因子(C1q、C3)表达上调。
CUMS增强小胶质细胞对神经元树突棘的吞噬并加速突触丢失
三维重构显示CUMS大鼠小胶质细胞与神经元树突接触面积增大,吞噬标志物CD68和MHCII内包裹的突触后蛋白PSD95增多,突触共定位标记vGluT1-PSD95密度降低。电生理记录发现CA1锥体神经元自发性兴奋性突触后电流(sEPSC)频率和幅度下降,神经元兴奋性减弱。小胶质细胞剔除实验证实其激活是抑郁样行为的必要条件。
调控CA1锥体神经元活动可调节抑郁样行为
光遗传学激活CA1神经元可缓解CUMS诱导的抑郁样行为,而化学遗传学抑制该类神经元则诱发类似行为,表明CA1神经元活动低下与抑郁密切相关。
Dkk3下调激活海马CA1区Wnt信号通路
蛋白质组学分析发现CUMS大鼠CA1区Dkk3表达显著降低。分子对接和Co-IP实验证实Dkk3与β-Trcp结合,促进β-连环蛋白(β-catenin)泛素化降解;Dkk3下调导致β-catenin核转位增加,激活Wnt通路下游基因CX3CL1转录。
神经元特异性Dkk3敲低通过Wnt-CX3CL1/CX3CR1信号增强小胶质细胞吞噬及抑郁表型
神经元特异性(而非小胶质细胞特异性)敲低Dkk3可重复CUMS引起的抑郁样行为、小胶质细胞突触吞噬及突触功能损伤,且该效应可被小胶质细胞剔除所逆转。
Dkk3过表达通过抑制小胶质细胞吞噬挽救抑郁样行为
在CUMS大鼠CA1区过表达Dkk3可逆转Wnt-CX3CL1/CX3CR1通路激活、小胶质细胞吞噬及突触丢失,并改善抑郁样行为。
CX3CL1单抗或Wnt通路抑制剂缓解小胶质细胞突触吞噬并改善抑郁样行为
脑室注射CX3CL1单抗或腹腔注射Wnt抑制剂XAV-939均可减轻CUMS诱导的突触吞噬和行为缺陷,而Wnt激动剂BML-284则模拟CUMS表型。
结论与意义
本研究首次阐明Dkk3在慢性应激抑郁模型中的关键保护作用:神经元Dkk3通过抑制Wnt-CX3CL1/CX3CR1通路,调控小胶质细胞突触吞噬活性,维持海马CA1神经元环路功能。该发现不仅揭示了神经免疫互介导抑郁的新机制,还为靶向Dkk3或CX3CL1的抗抑郁策略提供了理论依据,对MDD的早期诊断和治疗具有重要转化价值。

生物通微信公众号
微信
新浪微博


生物通 版权所有