哥廷根迷你猪腹侧纹状体与腹侧囊区域神经解剖及连接特征研究

相当一部分难治性抑郁症（treatment-resistant depression, TRD）患者对现有治疗方案无应答。深部脑刺激（deep brain stimulation, DBS）作为一种干预手段已显示出潜力，但其疗效不一致，可能归因于重度抑郁症（major depressive disorder, MDD）复杂的生物-心理-社会属性及缺乏标准化的非人灵长类大动物模型。腹侧纹状体/腹侧囊脑区（ventral striatum/ventral capsule, VS/VC）参与情绪与行为调控，是DBS的候选靶点。哥廷根迷你猪（Göttingen minipig, GM）是新兴的非灵长类大动物模型，但其VS/VC的解剖与连接特征尚未被充分表征。为明确GM VS/VC的神经解剖及连接特性，研究人员纳入4只雌性迷你猪，在MRI引导下立体定向向VS/VC单侧注射逆行示踪剂羟基芪脒（FluoroGold, FG）与顺行示踪剂生物素化葡聚糖胺（biotinylated dextran amine, BDA）。取死后脑组织行40 µm冠状冰冻切片，尼氏染色后分析示踪剂分布；另取未注射示踪剂的GM脑组织，采用钙结合蛋白（calbindin）、P物质（substance P）、髓鞘碱性蛋白（myelin basic protein, MBP）、DARPP-32、酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）、胆碱乙酰转移酶（choline acetyltransferase, ChAT）抗体行免疫染色以描述细胞构筑。结果显示，GM VS/VC与边缘、联合及感觉运动脑区存在双向连接，与人类黑质纹状体通路及中脑边缘通路平行；其细胞构筑（尤其是伏隔核区域）与包括人类在内的灵长类相似。综上，GM VS/VC的解剖及连接特征与人类及啮齿类具有一致性，支持其作为模拟神经精神疾病、测试DBS等干预措施的转化研究潜力。

论文解读

本研究由丹麦奥胡斯大学等团队完成，发表于《Brain Structure and Function》，聚焦难治性抑郁症（TRD）深部脑刺激（DBS）治疗的核心瓶颈——缺乏可靠的大动物模型，首次系统解析了哥廷根迷你猪（GM）腹侧纹状体/腹侧囊（VS/VC）的神经解剖与连接特征，为TRD的DBS转化研究提供了关键解剖学基础。

研究背景方面，全球约9.7亿人受精神障碍困扰，其中重度抑郁症（MDD）占比29%，终身患病率达5%~17%，导致患者预期寿命缩短7~10年，占全球伤残调整寿命年的8%~10%。现有心理治疗、药物及电休克治疗仅对部分患者有效，30%~50%的MDD患者发展为TRD，亟需新型干预策略。DBS已在帕金森病治疗中证实疗效，针对TRD的多个靶点（如VS/VC、膝下扣带回SCA）临床试验却因靶点异质性、刺激参数优化不足等问题未能实现稳定疗效。VS/VC作为情绪与奖赏环路的核心枢纽，是DBS的关键候选靶点，但现有研究多依赖啮齿类或非人灵长类模型，前者脑结构与人类差异显著，后者伦理与成本高昂，因此开发兼具人脑相似性与操作可行性的大动物模型成为转化研究的迫切需求。GM作为新兴模型，具有脑回化皮层、灰白质比例接近人类、兼容临床影像与设备、伦理负担低等优势，但其VS/VC的解剖与连接特征此前尚未被系统表征。

关键技术方法上，研究纳入4只8~9月龄雌性GM（体重18.6~21.5 kg），经丹麦动物实验伦理委员会批准。采用MRI引导立体定向技术，向右侧VS/VC区域注射混合示踪剂（2% FG+10% BDA），术后28天灌注固定取脑，行40 µm冠状冰冻切片。通过尼氏染色定位示踪剂分布，结合免疫组织化学（抗TH、DARPP-32、ChAT、MBP、SP、钙结合蛋白）表征细胞构筑；以GM脑图谱为参照，由同一研究者盲法判定结构边界与连接强度，FG标记按阳性细胞数分为弱（+）、中（++）、强（+++）四级，BDA标记按轴突可见性记录阳性/阴性。

研究结果部分，首先呈现神经连接特征：逆行示踪显示VS/VC接受双侧广泛的输入，包括中脑导水管周围灰质（PAG）、丘脑、黑质致密部（SNc）、腹侧被盖区（VTA）、膝下扣带回（SCA）、内侧前额叶皮层（mPFC）等；伏隔核核心（Acb core）与背侧极（dorsal pole）虽共享杏仁核、苍白球、腹侧海马等输入，但存在特异性投射——运动皮层与尾状核输入仅见于背侧极，壳核、腹侧苍白球、小脑输入仅见于核心。顺行示踪显示，所有注射位点均向同侧尾状核发出投射，Acb核心与背侧极的纤维分别通过外囊与海马连合，终止于同侧嗅结节、壳核及丘脑。其次为神经解剖特征：细胞构筑显示，尾状核与壳核呈DARPP-32、SP、钙结合蛋白免疫阳性，TH阳性纤维广泛分布；Acb在冠状切面上呈圆形，壳区边界模糊，核心区钙结合蛋白表达高于壳区，呈渐变过渡；腹侧苍白球（VP）位于Acb背外侧，呈DARPP-32与TH阳性，无MBP、钙结合蛋白及SP表达；嗅结节（Tu）表面呈特征性褶皱，富含TH与DARPP-32阳性元件，无MBP与钙结合蛋白表达，可区别于邻近Acb壳区。

讨论与结论部分，研究人员指出，GM VS/VC的连接模式与人类及非人灵长类高度保守：黑质至VS/VC的投射对应人类黑质纹状体通路，腹侧被盖区至Acb的输入构成中脑边缘通路核心，且存在基底节“皮质-纹状体-苍白球-丘脑-皮质”环路的拓扑组织。尽管顺行示踪因标记范围有限未能完全验证远端投射，但逆行数据已证实其与边缘、联合、感觉运动网络的广泛双向连接，支持其在奖赏、动机与情绪调控中的功能角色。细胞构筑方面，GM Acb的DARPP-32与ChAT阳性斑片状分布类似灵长类的“纹状体-基质”区室化特征，且Acb与尾状核、壳核的边界呈渐变过渡，更接近人类而非啮齿类的“ caudate-putamen复合体”结构。研究同时指出局限性：样本量较小、示踪剂可能存在反流与纤维旁摄取、切片间隔（800 µm）可能遗漏微小连接、仅纳入雌性个体与右侧半球，未来需结合磁共振 tractography 与病毒示踪验证。总体而言，GM VS/VC的解剖与连接特征与人类高度相似，可作为TRD-DBS治疗的理想大动物模型，为靶点优化、刺激参数筛选及闭环神经调控生物标志物开发提供转化平台。