 整合應(yīng)激反應(yīng)（integrated stress response, ISR）是一個(gè)高度保守的生化途徑，一旦被激活，就會(huì)明顯改變蛋白合成。它在蛋白穩(wěn)態(tài)、突觸可塑性、學(xué)習(xí)和記憶中的作用使得該途徑成為全身性疾病和大腦疾病的一個(gè)有吸引力的治療靶標(biāo)。臨床前研究已顯示，小分子ISR抑制劑能夠增強(qiáng)某些形式的學(xué)習(xí)和記憶，這進(jìn)一步突出了其轉(zhuǎn)化潛力。盡管越來越多的強(qiáng)有力的證據(jù)表明ISR是不同行為模式中可塑性、學(xué)習(xí)和記憶的有效調(diào)節(jié)因子，但是ISR參與的細(xì)胞活動(dòng)部位和時(shí)間過程卻沒有被很好地理解。 為了更好地了解ISR在大腦中的作用，這些作者開發(fā)出一種ISR激活狀態(tài)的雙色報(bào)告分子---SPOTlight，并通過病毒載體將它用于細(xì)胞分辨率下的全腦成像。SPOTlight被設(shè)計(jì)為基于ISR的激活狀態(tài)，從單一的轉(zhuǎn)錄本中不同地翻譯為綠色熒光蛋白或紅色熒光蛋白。相關(guān)研究結(jié)果發(fā)表在2021年4月23日的Science期刊上，論文標(biāo)題為“Cholinergic neurons constitutively engage the ISR for dopamine modulation and skill learning in mice”。 這些作者首先利用免疫組織化學(xué)分析確定了報(bào)告分子讀數(shù)與對(duì)ISR的已知操縱相對(duì)應(yīng)。表明紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元（cholinergic interneuron, CIN）中較高的ISR穩(wěn)態(tài)激活的SPOTlight信號(hào)通過免疫組織化學(xué)分析加以驗(yàn)證。為了了解驅(qū)動(dòng)CIN中ISR激活的因素，他們通過化學(xué)遺傳學(xué)手段抑制CIN的活動(dòng)，并評(píng)估ISR狀態(tài)。他們將選擇性的藥物操縱和遺傳操縱與對(duì)CIN的電生理學(xué)記錄相結(jié)合，以便建立ISR狀態(tài)影響CIN生理學(xué)的機(jī)制。熒光多巴胺報(bào)告成像被用來探究CIN中的ISR狀態(tài)對(duì)急性腦切片中誘發(fā)的紋狀體多巴胺瞬態(tài)的回路水平影響。此外，他們還采用任務(wù)訓(xùn)練法來測(cè)量CIN中ISR活動(dòng)的行為影響。 藥物ISR激活劑和抑制劑在體內(nèi)給送時(shí)不同程度地改變了SPOTlight編碼的熒光蛋白的水平，并與小鼠大腦中ISR激活的免疫組織化學(xué)標(biāo)志物相對(duì)應(yīng)。正如預(yù)期的那樣，在正常成熟的小鼠大腦中，SPOTlight只顯示出少量的細(xì)胞發(fā)生ISR激活的證據(jù)。出乎意料的是，這些作者還發(fā)現(xiàn)了一類顯示出群體范圍內(nèi)ISR激活的神經(jīng)元：緊張性放電（tonic firing）的紋狀體CIN。對(duì)CIN放電的化學(xué)遺傳學(xué)抑制減少了ISR的激活，這表明存在一種神經(jīng)元活動(dòng)依賴性的成分。CIN在ISR參與方面也顯得與眾不同；對(duì)其他具有緊張性放電特性的細(xì)胞類型的SPOTlight調(diào)查沒有顯示類似的較高和群體范圍的ISR參與。 紋狀體膽堿能中間神經(jīng)元中的ISR。圖片來自Science, 2021, doi:10.1126/science.abe1931。 在CIN中，抑制ISR的操作通過一種減少小電導(dǎo)鈣活化鉀通道電流的機(jī)制使得正常的2型多巴胺受體（D2R）反應(yīng)發(fā)生逆轉(zhuǎn)，從延緩CIN放電切換到增加CIN放電。在CIN中細(xì)胞自主的ISR抑制也逆轉(zhuǎn)了D2R對(duì)誘發(fā)的紋狀體多巴胺的調(diào)節(jié)，并通過增加兩個(gè)學(xué)習(xí)任務(wù)的運(yùn)動(dòng)速度改變了技能學(xué)習(xí)。 綜上所述，這些作者確定了ISR在大腦神經(jīng)調(diào)節(jié)中的獨(dú)特作用，這擴(kuò)大了人們對(duì)ISR如何影響學(xué)習(xí)和記憶的理解。這些作者發(fā)現(xiàn)紋狀體CIN的穩(wěn)態(tài)ISR激活決定了它們對(duì)多巴胺能調(diào)控的反應(yīng)，引發(fā)了回路水平的多巴胺釋放，并調(diào)節(jié)了學(xué)習(xí)技能的表現(xiàn)。在這種情況下，ISR激活依賴于神經(jīng)元活動(dòng)，并影響CIN的細(xì)胞放電性。隨著抑制ISR的藥物走向臨床，這些研究結(jié)果突出了它們對(duì)學(xué)習(xí)行為影響的一個(gè)未被重視的機(jī)制。鑒于膽堿能神經(jīng)調(diào)節(jié)和多巴胺能神經(jīng)調(diào)節(jié)在這一過程中的重要性，這些結(jié)果還促使人們進(jìn)一步研究ISR在各種形式的突觸可塑性中的作用部位。最后，SPOTlight提供了一個(gè)工具，用于探索ISR在包括發(fā)育、學(xué)習(xí)和疾病狀態(tài)在內(nèi)的不同背景下被激活的時(shí)間和地點(diǎn)。 參考資料：  |
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