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患有恐慌症的人可能会经常意外地出现一些症状,包括极度恐惧、手掌出汗、呼吸急促和心率加快。创建大脑中介导这些恐慌发作的区域、神经元和连接的地图可以为开发更有效的恐慌症疗法提供指导。
索尔克研究人员已经开始构建这样的地图,发现了似乎可以调节恐慌症的大脑回路。该回路由专门的神经元组成,这些神经元发送和接收一种称为垂体腺苷酸环化酶激活多肽(PACAP)的神经肽。他们对小鼠的研究结果表明,PACAP和产生其受体的神经元可能代表未来恐慌症治疗的药物靶点。
“我们一直在探索大脑的不同区域,以了解恐慌发作从哪里开始,”索尔克副教授SungHan博士说。“以前,我们认为杏仁核(被称为大脑的恐惧中心)负有主要责任,但即使杏仁核受损的人仍然会经历恐慌症,所以我们知道我们需要寻找其他地方。现在,我们在杏仁核之外发现了一个与恐慌发作有关的特定大脑回路,并可能激发新的恐慌症治疗方法,这种治疗方法不同于目前通常针对大脑血清素系统的恐慌症药物。”
Han是该团队在《自然神经科学》杂志上发表的论文的资深作者,该论文题为“小鼠中恐慌样行为和躯体症状的脑桥中脑PACAPergic通路”,该团队得出的结论是,他们的发现“……描绘了恐慌背后的一种新的神经机制”-特定的行为和躯体症状,这可能有助于确定治疗恐慌症的治疗目标。”
作者解释说,焦虑症是最常见的一类精神疾病,包括创伤后应激障碍、广泛性焦虑症、恐惧症和恐慌症。
韩表示,尽管惊恐障碍被归类为焦虑症,但焦虑和惊恐有很多不同之处——比如惊恐会引起许多身体症状,如呼吸短促、心率加快、出汗和恶心,但焦虑却会引起身体症状。不会诱发这些症状。或者惊恐发作是无法控制的并且通常是自发的,而其他焦虑症,如创伤后应激障碍(PTSD),则更多地基于记忆并且具有可预测的触发因素。韩说,这些差异是构建恐慌症大脑图谱至关重要的原因,这样研究人员就可以开发出专门针对恐慌症的治疗方法。正如作者指出的那样,“患有恐慌症的人会经历反复的、自发的恐慌发作,首先是无法控制的恐惧和/或痛苦的感觉,然后迅速发展为严重的自主神经症状(例如心悸、高血压、头晕、恶心、呕吐、腹部不适。这种无条件恐惧和躯体症状的结合将恐慌症与其他焦虑症区分开来。”
然而,该团队继续说道,“这些独特症状背后的神经机制尚未完全了解。”为了开始绘制恐慌症大脑图,研究人员观察了大脑中脑桥(脑干的一部分)中称为外侧旁臂核(PBL)的部分,该部分被称为大脑的警报中心。有趣的是,这个小脑干区域还控制呼吸、心率和体温。
作者指出:“PBL调节自主功能(例如心肺活动、体温),将多模式厌恶感觉信号传递到杏仁核,并且令人信服地协调呼吸频率与焦虑。”此外,他们指出。PBL是由啮齿类动物(也可能是人类)的恐慌状况激活的。“因此,PBL是恐慌发生的神经基质的一个有前途的候选者。”
该大脑区域产生神经肽PACAP,它被称为压力反应的主要调节器。IPACAP在PBL中大量表达,人类研究表明PACAP基因Adcyap1和编码PACAP1型受体(PAC1R)的基因ADCYAPIRI的变化与恐慌症相关。研究人员表示:“因此,我们假设PBLPACAP神经元对于小鼠恐慌特异性行为和躯体症状至关重要。”
作为研究的一部分,该团队利用恐慌发作的小鼠模型来确认和扩展他们提出的地图。他们的研究,包括细胞类型和投射特异性电路监测、操纵和绘图技术,表明PBL与产生恐慌并带来情绪和身体变化有关。
“过去,情绪和压力相关的行为与表达PACAP的神经元有关,”共同第一作者、Han实验室的高级研究员SukjaeKang博士说。“通过模仿小鼠的恐慌发作,我们能够观察这些神经元的活动,并发现PACAP大脑回路和恐慌症之间的独特联系。”
他们发现,在恐慌发作期间,表达PACAP的神经元被激活。一旦被激活,它们就会将PACAP神经肽信使释放到大脑的另一部分,即中缝背侧(DR),表达PACAP受体的神经元所在的区域。释放的PACAP信使激活这些受体神经元,从而在小鼠中产生与恐慌相关的行为和身体症状。Han说,恐慌症与PACAP大脑回路之间的联系是绘制大脑恐慌症的重要一步。
研究小组还发现,通过抑制PACAP信号传导,它们可以扰乱PACAP神经肽的流动并减少恐慌症状,这对于恐慌症特异性疗法的未来发展来说是一个有希望的发现。他们写道:“对下游表达PACAP受体的中缝背侧神经元进行化学遗传学或药理学抑制,可以消除恐慌样症状。”总而言之,这些发现表明PACAPPBL→DR信号通路介导恐慌症特异性行为和躯体症状……因此,PACAPPBL→PAC1RDR信号通路是恐慌症新治疗干预的理想靶点。”
该团队将探索表达PACAP的神经元和PACAP神经肽作为恐慌症的新型药物靶标。此外,他们希望进一步绘制大脑中恐慌症的图谱,以了解中缝背侧产生PACAP受体的神经元向何处发送信号,以及其他与焦虑相关的大脑区域如何与PACAP恐慌系统相互作用。“
我们发现,在焦虑状态和创伤性记忆事件期间,大脑臂旁核中产生PACAP的神经元的活动受到抑制——小鼠的杏仁核实际上直接抑制了这些神经元,”同时担任索尔克先锋基金发展主席的Han指出。“因为焦虑似乎与恐慌的大脑回路相反,所以研究焦虑和恐慌之间的相互作用会很有趣,因为我们现在需要解释患有焦虑症的人如何更容易经历恐慌发作。”
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