Nature子刊：通过奖赏系统调控抑郁样行为
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1.VTA的DA神经元中ErbB4的表达
在抑郁样行为中是必需的
首先，研究者采用小鼠慢性社交挫败压力（CSDS）实验以确定VTA中ErbB4在应激状态下的水平或活性的变化。通过社交回避测试和蔗糖偏好测试结果将CSDS小鼠分为易感组和耐受组，通过western blot检测其中ErbB4的蛋白表达量和磷酸化水平。
结果表明CSDS易感组、CSDS耐受组和正常对照组小鼠ErbB4水平相似，而易感小鼠的ErbB4酪氨酸磷酸化(pErbB4)高于另外两组，并且，VTA中的(pErbB4水平与社会交互和糖水偏好均呈负相关。这些结果表明ErbB4可能参与了抑郁样行为的发生。
接着，为了研究ErbB4在CSDS诱导的抑郁症样行为中的作用，研究者先后在DA神经元和VTA的DA神经元中特异地敲除了ErbB4基因。结果发现，基因敲除并没有改变小鼠的探索行为和蔗糖偏好基线，但是增加了与社会目标的交互时间和糖水偏好，表明VTA中DA神经元中的ErbB4在调节CSDS诱导的抑郁样行为中起着必要作用。
图1 VTA DA神经元中ErbB4对抑郁样行为进展的必要性
2.抑制VTA中的ErbB4激酶活性可以减少抑郁样行为
ErbB4是一种受体酪氨酸激酶，需要中间神经元急性释放GABA激活激酶活性。研究者采用T796G小鼠中抑制后的行为学变化。通过给T796G小鼠注射1NMPP1会抑制小鼠GABA的释放，抑制ErbB4的活性，即减少pErbB4蛋白，但不影响ErbB4蛋白表达。
结果发现1NMPP1增加了CSDS应激T796G小鼠的社会交往和蔗糖偏好，表明VTA中ErbB4激酶活性参与了抑郁样行为的发展。
图2 在VTA中连续化学遗传抑制ErbB4激酶活性减弱抑郁样行为
3.ErbB4抑制使VTA中DA神经元放电减少
VTA中的DA神经元产生特征性Aps，即三相，长时程(>2ms)，慢放电频率(<12Hz)，其中一些呈阵发性。具有这种放电模式的神经元被生物细胞素证实为TH+，并在连续电生理监测下通过电极传递给记录的神经元。
在分离的VTA切片中，1NMPP1减少AP的数量以响应注入电流。在体内实验中，与注射VEH的T796G小鼠相比，NMPP1能降低小鼠的放电频率和爆发次数。这些结果都表明ErbB4激酶活性维持了VTA中DA的神经元活性。
为了探讨DA神经元兴奋性改变机制，研究者对DA神经元中的sEPSCs、mEPSCs、sIPSCs和mIPSCs进行了表征，结果发现1NMPP1不影响VTA DA神经元的突触输入、静息膜电位、输入电阻、膜电容等，但是1NMPP1增加了后超极化(AHP)的幅度，延长了注入电流的第一个峰潜伏期，揭示了ErbB4调节DA神经元兴奋性的潜在机制。
为了研究ErbB4如何调节DA神经元的活动，研究者进一步研究了1NMPP1对K+电流的影响。1NMPP1使高峰期和持续期K+电流幅值增加，而这种作用是可逆的。
这些结果表明1NMPP1可增强VTA DA神经元的K+电流，提示ErbB4激酶活性可能通过抑制K+通道活性而维持DA神经元的活性。进一步分析K+电流的瞬时(IA)和持续(IDR)成分发现，1NMPP1使IA激活曲线左移，对IA失活曲线和IDR激活曲线影响不大。这些结果提示，1NMPP1增强IA活性可能是其降低DA神经元活性的机制之一。
4.CSDS诱导LDTg神经元中NRG1的表达
从而产生抑郁样行为
前期实验结果证实，与正常小鼠和CSDS耐受组小鼠相比，易感CSDS小鼠的NRG1蛋白表达增加，但mRNA水平无明显变化，表明NRG1可能是从上游神经元传递到VTA的。由于VTA DA神经元接受来自mPFC、VP、AMY、DRN和LDTg的输入，因此我们分析了这些区域中NRG1的mRNA水平。
结果显示，比较CSDS易感组、耐受组和正常组小鼠，DRN和LDTg中易感小鼠的NRG1的mRNA的表达大于另外两组。为了验证它们对VTA中NRG1增加的贡献，作者通过注射vCre病毒来阻断LDTg和DRN中NRG1的表达。
病毒注射后，LDTg和DRN中NRG1的mRNA表达水平下降。且在LDTg内注射vCre的CSDS小鼠其VTA内NRG1和pErbB4蛋白表达降低，而在DRN内注射的病毒的小鼠则无此现象。这些结果表明，CSDS增加的NRG1蛋白和VTA中ErbB4的激活需要LDTg。
接下来，研究者通过向LDTg中注射vCre或vGFP的NRG1f/f小鼠来确定CSDS诱导的抑郁样行为是否需要LDTg起源的NRG1。结果表明，LDTg的NRG1缺失后社会交互时间糖水偏好增加，表明LDTg衍生的NRG1对于CSDS诱导的抑郁样行为是必要的。而LDTg的NRG1过表达会导致社会交互时间糖水偏好减少。
综上所述，LDTg内的NRG1对于社会失败应激后诱导抑郁行为是必要且充分的，提示LDTg-VTA回路可能通过释放NRG1来调节VTA DA神经元的活动。
此外，作者在ErbB4-CreER的VTA切片中记录了ErbB4+神经元，结果显示NRG1增加了AP的数量以响应注入的电流，表明DA神经元的活动增加。与此同时，NRG1-ErbB4信号会激活ERK通路。
VTA内NRG1促进而1NMPP1减少ERK的磷酸化(PERK)。ERK激活抑制剂PD98059减弱了NRG1对电流注射诱发的DA神经元峰电流和钾电流的影响。
综上所述，LDTg-VTA通路中的NRG1-ErbB4信号是通过ERK依赖性抑制K+电流对DA神经元的活动起关键作用的。
图3 CSDS后LDTg中NRG1表达增加且促进抑郁样行为的发展
图4 通过抑制K+电流，NRG1增加了VTA DA神经元放电
5.急性抑制VTA中的ErbB4改善抑郁样行为
为了确定抑郁样行为的表达是否需要 ErbB4 激酶活性，作者将ErbB激酶抑制剂afatinib和lapatinib注射到双侧VTA。作者在社交回避试验前30分钟对CSDS易感小鼠注射了这两种抑制剂，随后进行了蔗糖偏好试验，结果表明，小鼠被注射afatinib 24小时后交互时间和糖水偏好增加，48h后无变化。
afatinib或lapatinib孵育后的电流注射诱导的DA神经元放电实验的结果显示，afatinib孵育后DA神经元的过度活动减弱，而lapatinib孵育不减弱。综上的这些结果表明VTA ErbB4激酶活性在CSDS诱导的抑郁样行为中起着必要的作用。
为了进一步排除非靶点效应，研究者将暴露于CSDS的T796G易感小鼠双侧VTA经导管注射1NMPP1，发现其交互时间增加；在VTA切片中发现1NMPP1可降低VTA DA神经元对注入电流的反应。这些结果表明，VTA ErbB4激酶活性在CSDS诱导的社交回避的表达中起着关键作用。
图5 1NMPP1急性注射到CSDS易感小鼠的VTA，抑郁样行为减弱表达
本文揭示了NRG1-ErbB4信号在社会压力诱导抑郁样行为的发生和发展中的重要作用，并探究了LDTg-VTA回路如何调节VTA DA神经元活动。该研究为深入了解相关类型抑郁症的病理机制提供了依据，并且为抗抑郁药物的研发与药理机制的探究提供了新的思路。
Wang, H., Cui, W., Chen, W. et al. The laterodorsal tegmentum-ventral tegmental area circuit controls depression-like behaviors by activating ErbB4 in DA neurons. Mol Psychiatry (2021).
https://doi.org/10.1038/s41380-021-01137-7