Sci Adv丨Cpeb1调整翻译程序，对症下药促消恐！华科刘丹/朱铃强团队揭示恐惧消退新机制

好书推荐！《动物行为实验指南》电子版pdf，网盘发货

《动物行为实验指南》共674页，涵盖了常见的实验动物，如小鼠、大鼠和斑马鱼，详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导，帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段，减少了查阅文献和寻找方法的时间，成为各类科研人员的重要参考资料。 《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型，包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下，都详细介绍了多个经典的实验范式，涵盖了超过100种实验方法。

蛋白质翻译对于恐惧消退至关重要，这一过程对适应性行为和心理健康非常重要，但其背后的细胞特异性机制尚不清楚。

基于此，2025年1月10日华中科技大学刘丹教授和朱铃强教授及研究团队在Science Advances杂志发表了“Cpeb1 remodels cell type–specific translational program to promote fear extinction”揭示了Cpeb1重塑细胞类型特异性的翻译程序，以促进恐惧消退。

作者采用四环素调控基因表达系统（Tet-On 3G）的遗传方法，在恐惧消退过程中，实现了对内侧前额叶皮质边缘下区（IL）蛋白质翻译的精确时间。此外，研究结果表明，胞质多聚腺苷酸化元件结合蛋白1（Cpeb1）的破坏会导致细胞类型特异性翻译程序发生显著改变，进而影响恐惧消退。具体而言，神经元中Cpeb1的缺失会激活异染色质蛋白1结合蛋白3的翻译，增强microRNA网络；而在小胶质细胞中，Cpeb1缺失会抑制趋化因子受体1（Cx3cr1）的翻译，导致小胶质细胞呈现类似衰老的表型。这些协同性改变会损害树突棘的形成与可塑性。作者的研究凸显了细胞类型特异性蛋白质翻译在恐惧消退中的关键作用，为针对存在消退缺陷的相关疾病提供了治疗靶点新思路。

图一 恐惧消退需要蛋白质翻译过程

为了探讨恐惧消退记忆是否依赖于内侧前额叶皮质中的蛋白质合成。研究人员使用gePSI和Tet-on 3G系统实现了对蛋白质合成的时间调控，并通过免疫荧光和表面感应翻译（SUnSET）测定法验证了这些系统的有效性。使用gePSI表达病毒或对照病毒在IL中注射小鼠，然后让它们经历恐惧消退范式。引入多西环素（Dox）和Tet-on 3G系统以随时抑制蛋白质合成。在给予Dox处理的gePSI表达组（gePSI-On），小鼠在恐惧消退期间表现出较高的僵直水平，而未给Dox的gePSI表达组（gePSI-Off）和对照组（Con-On, Con-Off）则没有这种现象。此外，对照组之间无论是否给予Dox，在恐惧消退期间的僵直水平没有显著差异。在停止Dox给药后，gePSI (On-Off) 小鼠的恐惧消退不灵活得到了逆转。在消退学习之前短暂地抑制蛋白质合成阻止了从检索原始恐惧记忆到启动新的恐惧消退记忆形成的转变，提示蛋白质翻译对于恐惧消退灵活性是必要的。根据第2次消退学习会话中的平均冻结百分比以及最后三次试验的平均僵直百分比，将小鼠分为“受损消退”（Impaired-ext）和“正常消退”（Normal-ext）两组。在mPFC中对Impaired-ext、Normal-ext和No-ext组进行了定量蛋白质组学和转录组学分析。发现Impaired-ext组中富集的通路主要与突触翻译和核糖体组装有关，而这些通路在Normal-ext和No-ext组之间没有明显富集。特别注意到Cpeb1蛋白，它在后转录水平上调节翻译，并且在Impaired-ext小鼠的IL亚区中显著下调。该研究表明，IL中的蛋白质合成对于恐惧消退记忆至关重要，特别是对于消退学习的灵活性。研究还揭示了某些特定的翻译程序，如Cpeb1介导的机制，可能在受损的恐惧消退学习中发挥重要作用。

图二 神经元和小胶质细胞中依赖Cpeb1的翻译特征对恐惧消退至关重要

随后，作者探究不同组中Cpeb1在细胞类型上的特异性变化。为此，使用针对Cpeb1和不同细胞标志物的抗体进行了双重免疫荧光染色，发现Cpeb1的减少主要集中在神经元和小胶质细胞中，而非星形胶质细胞。探究了Cpeb1下调所涉及的、与恐惧消退相关的特定细胞类型。采用病毒注射敲除神经元和小胶质细胞中的Cpeb1基因。尼氏染色显示，神经元和小胶质细胞特异性敲除Cpeb1，并未导致细胞密度发生任何实质性变化。随后，作者让这些小鼠接受恐惧条件反射和恐惧消退学习实验。发现在条件性恐惧记忆的习得阶段，所有小鼠都表现出僵直行为。然而，无论是在神经元还是小胶质细胞中沉默Cpeb1，都会导致在消退阶段出现更高的僵直水平。在消退学习的初始阶段，敲除神经元中的Cpeb1比敲除小胶质细胞中的Cpeb1，导致僵直水平更高。此外，同时在神经元和小胶质细胞中减弱Cpeb1表达的小鼠，在消退学习阶段的第二阶段表现出更高的僵直水平。在PL敲低Cpeb1，未发现恐惧消退存在任何缺陷，这表明IL区域特异性的Cpeb1下调在恐惧消退中起关键作用。当对这些小鼠进行旷场实验和高架十字迷宫实验时，其运动能力和类似焦虑的行为未出现明显变化。综上所述，神经元和小胶质细胞中的Cpeb1对恐惧消退均至关重要。

图三 神经元Cpeb1-Hp1bp3信号通路通过影响突触功能来调节恐惧消退

为了探究神经元特异性翻译信号如何影响突触后功能，作者通过向C57BL/6 J小鼠的内侧前额叶皮质注射AAV2/9-SYN-Hp1bp3-3×FLAG-P2A-EGFP病毒使该区域神经元特异性过表达Hp1bp3。随后利用这些小鼠进行恐惧消退实验，发现在恐惧习得阶段，OE-Hp1bp3组小鼠的僵直时间与对照组小鼠相当。然而，在第二次消退阶段，OE-Hp1bp3组小鼠的僵直百分比几乎是对照组小鼠的两倍，这表明其消退灵活性受损。Hp1bp3过表达导致mEPSCs的幅值显著降低，但不影响其频率，这表明AMPAR依赖的突触传递出现特异性损伤。此外，通过Sholl分析量化的树突复杂性，在Hp1bp3过表达后显著降低。而且，感染Hp1bp3的神经元树突棘密度降低，蘑菇型树突棘的比例大幅减少，而蘑菇型树突棘对于突触强度和可塑性至关重要。综上所述，神经元特异性过表达Hp1bp3会破坏突触传递和结构完整性，这与在消退受损小鼠中观察到的缺陷相似。为了了解Hp1bp3过表达是否作为神经元中Cpeb1缺失的下游效应，在这些小鼠的神经元中特异性敲除Cpeb1。作者研究抑制Hp1bp3是否能缓解因神经元Cpeb1缺失导致的消退学习障碍。结果发现，Sh-Hp1bp3不仅减弱了由于神经元Cpeb1缺失导致的Hp1bp3增加，还恢复了因神经元Cpeb1缺失而受损的恐惧消退能力。这些数据表明，神经元中Hp1bp3的上调会导致突触紊乱，进而介导因Cpeb1缺失而引起的恐惧消退受损。

总结

本研究揭示了内侧前额叶皮质中特定细胞类型的翻译程序对于恐惧消退记忆至关重要。这一发现强调了深入探究特定细胞类型翻译机制的重要性，并对开发新的工具和方法以应对创伤后应激障碍及其他表现为消退缺陷的疾病具有重要意义。

文章来源

10.1126/sciadv.adr8687

扫码光顾脑声小店，实验少走弯路