為什么壓力讓人坐不?。咳R頓大學團隊揭示MR/GR異源二聚體調控谷氨酸能信號機制

2025年12月11日，萊頓大學Marcel JM Schaaf在Molecular Psychiatry發表：Mineralocorticoid and glucocorticoid receptor heterodimers mediate cortisol-induced behavioural changes via modulation of glutamatergic signalling，揭示了鹽皮質激素受體與糖皮質激素受體異源二聚體通過調節谷氨酸能信號傳導介導皮質醇誘導的行為改變。

壓力既是多種神經精神障礙（如焦慮癥、重度抑郁癥）的誘因，也是其惡化因素，其行為效應部分由應激激素皮質醇通過鹽皮質激素受體（MR）和糖皮質激素受體（GR）介導。盡管MR與GR可形成異源二聚體，其生理意義長期不明。本研究構建了能選擇性形成同源或異源二聚體的MR/GR突變體并在MR/GR雙敲除斑馬魚中表達。行為實驗顯示，皮質醇僅在MR/GR異源二聚體存在時誘導過度活躍行為。RNA測序揭示該異源二聚體調控谷氨酸能信號相關基因；進一步通過CRISPR/Cas9編輯mGluR3基因中的激素反應元件，完全阻斷了皮質醇的行為效應。藥理學實驗還表明GABA能和5-HT能系統亦參與其中。綜上，MR/GR異源二聚化是應激誘發行為改變的關鍵機制，通過協調多個神經遞質通路發揮核心調控作用。

圖一 皮質醇介導的行為依賴于GR和MR

為研究壓力與皮質醇相關的行為，作者采用了明暗反應實驗，該實驗廣泛應用于斑馬魚幼體行為研究。

結果：

實驗包含交替的明暗階段（各7.5分鐘，共30分鐘）。在明亮階段，幼魚通?；顒訙p少，但經應激或高劑量皮質醇處理后，其移動距離顯著增加；而在黑暗階段，幼魚本就活躍該行為不受皮質醇影響。皮質醇誘導的明亮期活動增強已被證實依賴于糖皮質激素受體（GR）和鹽皮質激素受體（MR）信號。作者將96 hpf幼魚經不同濃度皮質醇（10 ng/ml-10 μg/ml）處理20小時。結果顯示，僅5 μg/ml和10 μg/ml劑量顯著增加總移動距離。進一步實驗表明：皮質醇處理使移動距離從溶劑組的83.14 mm升至307.23 mm；預先給予GR拮抗劑（米非司酮）或MR拮抗劑（依普利酮）均可完全阻斷該效應；GR或MR基因敲除幼魚對皮質醇無反應，而野生型幼魚移動距離約增加2倍。綜上，盡管GR激活可能啟動行為反應，但MR活性同樣不可或缺，二者協同介導皮質醇的行為效應。

圖二 皮質醇介導的行為依賴于GR與MR的異源二聚化

為探究MR和GR在皮質醇介導行為中的作用，作者利用新構建的MR/GR雙敲除斑馬魚（MGRKO）。

腦聲常談建立了多個《動物模型構建與行為評估》交流群，群內分享各種經典和前沿的行為范式，共同交流解決動物實驗中遇到的棘手問題，避坑少走彎路！有需要的老師可以掃碼添加微信進入討論群！

結果：

發現其對皮質醇無行為反應，但基礎表型正常；通過共注射斑馬魚MR（zMR）和GR（zGR）可恢復皮質醇誘導的過度活躍行為。分子驗證顯示，GR特異性調控靶基因fkbp5，而MR調控jdp2b，表明兩者均具功能活性。為區分行為效應依賴同源還是異源二聚化，作者通過定點突變構建了二聚化特異性受體：僅能形成異源二聚體的組合（zGR(DD) + zMR(RR)）或僅能同源二聚的組合（zGR(DR) + zMR(RD)）。值得注意的是，zMR中R642D突變導致其完全失活，這是斑馬魚MR特有的現象。行為實驗結果顯示，野生型（zGR + zMR）和僅能異源二聚的組合均能恢復皮質醇誘導的活動性增加（約3倍），而僅能同源二聚的組合則無效。綜上，MR/GR異源二聚化是皮質醇誘發行為改變所必需的機制，揭示了應激激素通過受體異源復合物精準調控神經行為的新通路。

圖三 皮質醇誘導的過度活躍行為依賴于GABAA受體，并可通過提高5-羥色胺水平得以緩解

為驗證grm3信號減弱在行為中的作用，作者用mGluR2/3拮抗劑LY341495處理幼魚一整夜（20小時）。

結果：

10 nM和100 nM LY341495分別使幼魚總移動距離增加約4倍和5.5倍，模擬了皮質醇的效應，說明谷氨酸能信號減弱足以引發過度活躍行為。為進一步探究機制，作者考察了其他神經遞質系統是否參與。鑒于小鼠研究顯示應激可促使五羥色胺神經元從釋放谷氨酸轉向釋放GABA，作者首先測試GABA的作用：共用GABAA受體拮抗劑Gabazine可完全阻斷皮質醇引起的運動增加，而GABAB拮抗劑CGP-55845無效，表明GABAA信號增強是關鍵環節。接著，作者檢驗五羥色胺（5-HT）的作用：在行為測試前20分鐘給予5-HT或整夜共用抗抑郁藥氟西汀（SSRI），均能完全消除皮質醇誘導的活動增強；而氟西汀單獨使用無影響。這說明提升5-HT水平可逆轉皮質醇的行為效應。綜上，皮質醇通過MR/GR異源二聚體下調grm3削弱谷氨酸能信號，進而增強GABAA受體活性，最終導致運動亢進；而激活五羥色胺系統可抵消這一過程。該機制與小鼠中觀察到的應激誘導神經遞質轉換現象高度一致。

綜上所述，本研究通過斑馬魚模型，首次賦予MR/GR異源二聚化明確的生物學意義，揭示其在皮質醇誘導行為中的核心作用。結果表明，這一機制在脊椎動物中高度保守，可能在應激適應的神經生物學過程中發揮關鍵作用。該發現不僅拓展了對應激相關行為調控范式的理解，也為應激相關精神疾病的預防和治療提供了新的分子靶點與干預策略。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41380-025-03389-z

腦聲小店基于深度科研洞察，專注為動物實驗提供"簡器械·精實驗"解決方案。我們突破高精設備局限，開發手工定制化儀器及配件，通過科研巧思將基礎工具轉化為創新實驗方案。產品涵蓋行為學裝置、操作輔助工具等，使實驗室在保持操作簡效的同時，實現精細化數據采集，助力科研人員以創造性思維發掘簡易儀器的潛在科研價值。