eLife｜压力如何伤害大脑？日本大阪大学团队揭示慢性束缚应激破坏蓝斑核神经元自抑制

你是否想过，长期压力不仅会让人情绪低落，还可能悄悄损伤大脑深处关键的神经？在大脑内，蓝斑核（LC）就像一个精密的 “去甲肾上腺素调控中心”，它维持着神经稳态，一旦受损，就可能牵出焦虑、抑郁甚至阿尔茨海默病的隐患。但长期压力究竟是如何一步步 “摧毁” 蓝斑核神经元的？一直是神经科学领域的未解之谜。

2025年10月9日，日本大阪大学Hiroki Toyoda 团队，在eLife杂志发表题为《Chronic stress impairs autoinhibition in neurons of the locus coeruleus to increase asparagine endopeptidase activity》的文章，本研究聚焦慢性束缚应激（RS）对蓝斑核（LC）神经元的损伤机制：慢性 RS 通过Ca²⁺依赖的 α2A 肾上腺素能受体（α2A-AR）内吞，破坏 LC 神经元中由 α2A-AR 偶联内向整流钾电流（GIRK-I）介导的自抑制作用，导致神经元过度兴奋；过度兴奋伴随胞内 Ca²⁺升高，激活Ca²⁺依赖的单胺氧化酶 A（MAO-A） ，使去甲肾上腺素（NA）代谢生成 3,4 - 二羟基苯乙醛（DOPEGAL）；DOPEGAL 进一步激活天冬酰胺内肽酶（AEP），促使 tau 蛋白切割产生 tau N368 片段，最终引发 LC 神经元退化，与焦虑、抑郁症及阿尔茨海默病（AD）病理相关，而抑制 α2A-AR 内吞或为潜在治疗方向。

LC 神经元自抑制的分子基础：依赖 α2A-AR-GIRK 通路

首先，作者通过电生理实验验证 LC 神经元自抑制的核心机制。对 LC 神经元施加 75pA、100pA 电流刺激，记录到典型的 spike 频率适应（SFA）：spike 累积数量随刺激时间呈饱和式增长，符合 Monod 方程（y=(a×x)/(b+x)），当使用α2A-AR 拮抗剂 阿替美唑处理后，SFA 完全消失，spike 累积数量转为线性增长，且脉冲后超极化显著减弱。进一步检测 NA 诱导的 GIRK 电流，发现 NA 可激活典型的内向整流电流，而 阿替美唑 可完全阻断该电流，内向与外向成分幅度均显著降低。以上结果表明，LC 神经元的 SFA 是 α2A-AR 激活后偶联 GIRK-I 的自抑制效应，该通路是防止神经元过度兴奋的关键。

GIRK-I 衰减依赖Ca²⁺与 α2A-AR内吞

作者发现单独施加 NA 不会导致 GIRK-I 衰减，但在含 30mM TEA（增强 Ca²⁺内流）的外液中，施加 “5 组 ×20 个正脉冲（20Hz）+ 斜坡脉冲” 的复合刺激，可观察到 GIRK-I 逐渐衰减：20 次刺激后，NA 诱导的 GIRK-I 几乎完全消失，内向（-130mV）与外向（-60mV）成分幅度降至 0，I-V 曲线显示电流轨迹从 NA 诱导的整流形态转为基线水平。为验证 α2A-AR 内吞的作用，使用 β-arrestin/AP2 复合物抑制剂 barbadin（阻断受体内吞），结果显示 barbadin 处理后，20 次复合刺激未引起 GIRK-I 明显衰减，动态监测中电流幅度基本稳定，与对照组（空心圆）的显著衰减形成鲜明对比，定量分析显示两组差异显著。这证明 GIRK-I 的衰减是 Ca²⁺依赖的 α2A-AR 内吞导致，而非电流本身的失活。

慢性束缚应激（RS）对 LC 神经元的损伤效应

接下来，作者通过分子实验检测 RS 对 α2A-AR/GIRK 的影响。免疫荧光实验显示，3 天 RS 小鼠 LC 神经元（TH 阳性）膜上 α2A-AR 的免疫信号显著弱于对照组，且与膜标记物 Na⁺/K⁺-ATP 酶的共定位减少。Western blot分析进一步验证：3 天 RS 小鼠 LC 组织的膜组分中，α2A-AR 蛋白水平显著降低，而胞质组分无显著差异；3 天 RS 组 LC 中 α2A-AR、GIRK1、GIRK2 的 mRNA 水平均显著下降。电生理实验同步显示，RS 时间越长，NA 诱导的 GIRK-I 幅度越小：1 天 RS 即显著低于对照，3 天达平台，符合饱和函数拟合，证明 RS 通过降低膜上 α2A-AR/GIRK 的表达与功能，破坏自抑制通路。

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RS 激活 MAO-A/DOPEGAL/AEP 病理通路

接下来，作者想检测 RS 对下游病理分子的影响。Western blot 分析显示，5 天 RS 小鼠 LC 神经元中：MAO-A 蛋白水平显著升高；AEP 的前体（pro-AEP）与活性形式（active-AEP）均显著增加；tau 蛋白及 AEP 特异性切割产物 tau N368 片段（35kDa）的表达显著上调。同时，Y迷宫行为学测试显示，5 天 RS 小鼠在 “新臂” 的探索时间显著减少，空间记忆受损，模拟 AD 早期认知障碍。这些结果表明，RS 通过激活 MAO-A，促进 NA 代谢生成 DOPEGAL，进而激活 AEP 并诱导 tau 蛋白异常切割，最终引发 LC 神经元病理损伤与认知功能下降。

慢性RS致LC神经元退化的机制模型

最后，作者整合上述结果，提出完整机制模型。正常状态下，LC 神经元发放 spike 后自分泌 NA，NA 结合膜上 α2A-AR 并激活 GIRK-I，产生自抑制效应；NA 缓慢解离受体后被 NAT 摄入胞质，大部分由 VMAT2 回收至囊泡，胞质 NA 浓度低，MAO-A 活性弱，无病理分子积累。慢性RS状态下，RS 诱导 LC 神经元过度兴奋→胞内 Ca²⁺升高→α2A-AR 与 β-arrestin/AP2 结合并内吞→膜上 α2A-AR/GIRK 减少→自抑制失效，神经元持续过度兴奋；过度兴奋促进 NA 自分泌，且 α2A-AR 缺失使 NA 直接被 NAT 快速摄入胞质→囊泡 NA 泄漏增加→胞质 NA 积累；Ca²⁺升高进一步增强 MAO-A 活性，NA 代谢生成 DOPEGAL→激活 AEP→tau 蛋白切割为 tau N368→LC 神经元退化。该模型清晰揭示了 RS 从破坏自抑制到引发病理损伤的完整通路，且提示抑制 α2A-AR 内吞可能是焦虑 / AD 的潜在治疗方向。

总结

作者发现，蓝斑核（LC）神经元存在尖峰频率适应现象，该现象由单个尖峰发放后 α2A 肾上腺素能受体（α2A-AR）偶联内向整流钾电流（GIRK-I）介导的自抑制作用引起；同时发现，由于 α2A 肾上腺素能受体（α2A-AR）发生内吞，α2A-AR 偶联的 GIRK 电流呈现钙（Ca²⁺）依赖性衰减，进而导致尖峰频率适应现象消失，且神经元兴奋性升高。

免疫组织化学检测与蛋白质印迹（Western blot）分析结果显示，慢性束缚应激（RS）后，蓝斑核神经元细胞膜上 α2A-AR 的表达水平显著降低。与之一致的是，随着慢性束缚应激持续时间的延长，蓝斑核神经元中去甲肾上腺素（NA）诱导的 GIRK 电流也逐渐减弱。此外，慢性束缚应激后，单胺氧化酶 A（MAO-A）、天冬酰胺内肽酶前体（pro-AEP）、活性形式天冬酰胺内肽酶（active-AEP）以及 tau 蛋白和 tau N368 片段的蛋白质水平均显著升高。

基于这些研究结果，作者提出了一种新机制，可解释慢性束缚应激如何破坏自抑制作用、升高胞质内游离去甲肾上腺素（NA）水平 —— 这些游离 NA 会被钙（Ca²⁺）依赖性增强的单胺氧化酶 A（MAO-A）代谢，最终导致天冬酰胺内肽酶（AEP）活性升高并产生 tau N368 蛋白。

研究展望

这项基础性研究探讨了慢性束缚应激状态下蓝斑核神经元退化背后的一种新型细胞机制。有充分证据表明，慢性应激后蓝斑核神经元会出现过度兴奋。该研究具备转化应用价值，尤其对神经退行性疾病中以 α2A 肾上腺素能受体（α2A-AR）内吞为靶点的治疗策略具有重要意义。

https://doi.org/10.7554/eLife.106362.4

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