应激与nectins分子：解码海马环路发育和可塑性的分子密码

应激与nectins分子：解码海马环路发育和可塑性的分子密码一、引言1.1研究背景在现代快节奏的生活中，应激已成为人们无法回避的一部分。从日常的工作压力、人际关系困扰，到重大的生活事件如亲人离世、失业等，应激源无处不在。当个体面临这些应激源时，身体会启动一系列复杂的生理和心理反应。从生理层面来看，下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴被激活，促使肾上腺皮质分泌糖皮质激素，进而引发身体的一系列代谢和生理变化。心理上，人们可能会出现焦虑、抑郁等情绪问题，严重时甚至会导致认知功能障碍，如学习和记忆能力下降。海马作为大脑中对学习、记忆和情绪调节起着关键作用的脑区，在应激反应中受到了广泛关注。大量研究表明，应激对海马的影响十分显著。在形态结构方面，长期应激可导致海马体积减小，其中CA3区锥体神经元萎缩、数目减少，齿状回颗粒细胞增生受到抑制。功能性磁共振成像（fMRI）研究显示，在应激状态下，海马的神经活动发生明显改变，这直接影响了其正常功能的发挥。这种结构和功能的改变，进一步导致了学习、记忆和情绪反应的缺陷。例如，创伤后应激障碍（PTSD）患者，由于经历了严重的创伤性事件，长期处于应激状态，其海马体积明显小于正常人，同时伴随着明显的记忆损伤和情绪调节障碍。尽管目前对应激影响海马的机制有了一定的了解，如葡萄糖代谢障碍、兴奋性氨基酸增加以及脑源性营养因子（BDNF）减少等都被认为参与其中，但其中的神经分子机制仍不十分明确。因此，深入探究应激对海马影响的神经分子机制，对于理解应激相关精神疾病的发病机制，以及开发有效的治疗方法具有重要意义。Nectins分子作为近年来发现的一类细胞黏附分子，在神经科学领域逐渐崭露头角。它属于非钙离子依赖免疫球蛋白超家族，包括Nectin1、Nectin2、Nectin3、Nectin4等至少4个成员，分别由脊髓灰质炎病毒受体相关（PVRL）1、2、3、4基因编码。Nectins蛋白成员均有2个或3个剪接变异体，各成员在结构和分布上既有相似性又有独特性。除了Nectin-1属于缺乏跨膜结构的分泌蛋白外，其他Nectins分子均具有1个包含3个Ig样结构的胞外区、1个跨膜区及1个胞质区。Nectins蛋白从人到啮齿类动物相对保守，其C端的特定模体可结合afadin的PDZ区域，参与细胞间连接的形成和调节。在神经系统中，Nectins主要表达于神经元之间的连接部位，包括海马、内侧前额叶皮质、内侧内嗅皮质等脑区，在神经元的轴突和突触的形成、成熟和重塑等过程中发挥着不可或缺的作用。位于突触前膜的Nectin1通常与突触后膜的Nectin3形成轴突-树突黏附，这种黏附作用介导了突触连接和神经元可塑性，对维持正常的神经功能至关重要。而Nectin2在大脑的特定区域表达，对维持星形胶质细胞和神经元的内稳态以及突触的形成等方面发挥着重要作用。近年来，越来越多的研究开始关注Nectins分子在应激相关神经功能障碍中的作用。研究发现，Nectins蛋白参与了动物幼年期、青春期以及成年期等不同生命阶段应激所致的行为异常。例如，小鼠海马脑区Nectin3参与了限制筑窝材料和垫料的早年应激所引起的空间学习记忆功能改变，而下调Nectin3蛋白的表达可模拟此应激所致的认知损伤，上调Nectin3蛋白则可逆转该负性效应。该早年应激范式还引起小鼠MEC脑区Nectin1蛋白的表达下降，且介导了时间序列记忆与空间工作记忆能力的损伤。青春期经历慢性社会不稳定应激的雄性小鼠，表现出社会识别和空间工作记忆能力受损，同时mPFC区细胞膜Nectin3蛋白的表达水平降低，且与行为表型异常显著相关。这些研究结果提示，Nectins分子可能是介导应激对大脑功能影响的关键分子之一，其在应激相关神经功能障碍中的作用机制值得深入研究。1.2研究目的与意义本研究旨在深入揭示应激与nectins分子对海马环路发育和可塑性的调控机制，为理解应激相关精神疾病的发病机制提供新的理论依据，并为开发有效的治疗方法奠定基础。从科研角度来看，目前虽然对应激影响海马的现象有了一定的认识，但其中的神经分子机制仍存在诸多未知。Nectins分子作为在神经元连接和可塑性中发挥重要作用的细胞黏附分子，其与应激之间的关系以及在海马环路中的具体调控机制尚不清楚。本研究通过系统地研究应激与nectins分子对海马环路发育和可塑性的影响，有望填补这一领域在神经分子机制方面的空白，丰富我们对大脑发育和可塑性调节的认识。这不仅有助于深化对应激相关神经生物学过程的理解，还可能为神经科学领域的其他研究提供新的思路和方向，推动整个学科的发展。在临床应用方面，应激相关精神疾病如抑郁症、焦虑症和创伤后应激障碍等，严重影响着患者的生活质量和社会功能，给家庭和社会带来了沉重的负担。由于目前对这些疾病的发病机制尚未完全明确，导致临床治疗效果往往不尽人意。本研究对Nectins分子在应激相关神经功能障碍中的作用机制进行深入探究，有可能发现新的治疗靶点。例如，如果能够明确Nectins分子的某个特定亚型或其相关信号通路在应激导致的海马功能损伤中起关键作用，就可以针对这一靶点开发特异性的药物或治疗方法，从而实现更加精准有效的治疗。这将为应激相关精神疾病的治疗带来新的希望，提高患者的治愈率和生活质量，具有重要的临床意义和社会价值。二、相关理论基础2.1应激相关理论应激（stress）这一概念最初源于工程学，用于描述物体受机械力作用而产生的应力。在医学和心理学领域，应激是指机体在受到各种内外环境因素及社会、心理因素刺激时所产生的非特异性适应反应。这一概念最早由加拿大病理学家塞利（H.Selye）于1936年引入医学研究，他发现动物在受到各种有害因素作用时，会出现肾上腺皮质细胞、胸腺及胃肠道等器官的一系列变化，这些变化与垂体-肾上腺皮质激素的分泌有关。此后，应激的研究不断深入，逐渐形成了较为完善的理论体系。根据应激源的属性，可将其分为躯体性应激原、心理性应激原、社会性应激原和文化性应激原。躯体性应激原指直接作用于躯体而产生生物学刺激的因素，如高温、寒冷、噪声、振动、毒物、感染、外伤等。心理性应激原通常来源于个体的内心冲突、挫折感、焦虑、恐惧等心理因素，比如工作压力过大导致的焦虑情绪，或面临重大考试时的紧张心理。社会性应激原涵盖了各种社会生活事件，像亲人离世、失业、婚姻破裂、人际关系紧张等。文化性应激原主要涉及因文化背景差异、语言不通、风俗习惯不同等因素所引起的应激反应，例如长期生活在国内的人突然前往国外，由于文化差异而产生的适应困难。从心理-社会因素对个体的影响程度和持续时间来分类，应激原又可分为应激性生活事件、日常生活的困扰、工作相关应激原以及社会、环境应激原。应激性生活事件通常是较为重大且具有明显影响的事件，如自然灾害、战争、重大疾病等，这些事件往往会给个体带来强烈的心理冲击。日常生活的困扰则是指日常生活中频繁出现的一些小烦恼，如交通拥堵、邻里纠纷等，虽然单个事件的影响较小，但长期积累也可能对个体的心理状态产生负面影响。工作相关应激原主要与工作环境、工作压力、职业发展等因素有关，如长时间的高强度工作、职场竞争压力、职业晋升困难等。社会、环境应激原包括社会环境的变迁、环境污染、社会动荡等宏观因素对个体造成的应激。此外，根据应激原的性质，还可将其分为正性生活事件和负性生活事件。正性生活事件虽然是积极的变化，但同样可能给个体带来一定的应激，比如结婚、升职等，这些事件可能会改变个体的生活或工作状态，从而需要个体进行适应和调整。负性生活事件则是指那些对个体产生消极影响的事件，如亲人去世、失业、失恋等，这些事件往往会给个体带来较大的心理压力和负面情绪。应激对机体的生理和心理会产生多方面的影响。在生理方面，应激会激活下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴，促使肾上腺皮质分泌糖皮质激素。糖皮质激素的升高会导致机体代谢加快，血糖升高，血压上升，心率加快等一系列生理变化。适度的应激反应有助于机体应对外界挑战，提高机体的适应能力。但长期或过度的应激会导致HPA轴功能紊乱，糖皮质激素持续高水平分泌，进而对机体产生诸多不良影响，如免疫功能下降，增加感染疾病的风险；心血管系统负担加重，容易引发高血压、冠心病等心血管疾病；代谢紊乱，可能导致糖尿病等代谢性疾病的发生。从心理层面来看，应激常常会引发个体的情绪反应，如焦虑、抑郁、恐惧、愤怒等。长期处于应激状态下，个体可能会出现情绪障碍，如焦虑症、抑郁症等。应激还会对认知功能产生影响，导致注意力不集中、记忆力下降、思维迟缓等问题，从而影响个体的学习和工作效率。在行为方面，应激可能会导致个体出现行为改变，如回避社交、酗酒、吸烟、暴饮暴食等不良行为，这些行为往往是个体为了缓解应激带来的心理压力而采取的应对方式，但长期来看，这些行为可能会对个体的身心健康造成更大的损害。不同类型的应激对海马有着不同程度和方式的影响。急性应激，即短时间内受到强烈的应激刺激，可能会导致海马神经元的电活动发生改变，影响海马的短期记忆功能。有研究通过对小鼠进行急性束缚应激实验发现，应激后小鼠海马CA1区的长时程增强（LTP）受到抑制，而LTP被认为是学习和记忆的神经细胞学基础，这表明急性应激可能会损害小鼠的短期学习和记忆能力。慢性应激，是指机体长期持续地受到应激刺激，对海马的影响更为显著。大量研究表明，慢性应激会导致海马结构和功能的改变。在结构方面，慢性应激可引起海马体积减小，其中CA3区锥体神经元萎缩、数目减少，齿状回颗粒细胞增生受到抑制。对经历长期慢性应激的大鼠进行解剖观察发现，其海马CA3区的锥体细胞顶树突明显缩短，数目显著减少，电镜下可见细胞固缩、核膜皱缩、线粒体嵴模糊等改变。在功能方面，慢性应激会导致海马的学习、记忆和情绪调节功能受损。慢性应激的大鼠在Morris水迷宫实验中表现出空间学习和记忆能力下降，同时在强迫游泳实验中显示出抑郁样行为增加，这表明慢性应激不仅影响了海马的认知功能，还对情绪调节产生了负面影响。此外，早期生活应激，即在个体发育早期所经历的应激事件，对海马的发育和功能也有着深远的影响。早期生活应激可能会干扰海马的正常发育，导致海马神经元的分化、迁移和突触形成异常，从而影响个体成年后的学习、记忆和情绪调节能力。对幼年大鼠进行母婴分离应激实验发现，成年后这些大鼠的海马神经元数量减少，突触结构异常，同时表现出明显的焦虑和抑郁样行为，以及学习和记忆能力下降。2.2海马环路概述海马是大脑边缘系统的重要组成部分，位于大脑颞叶内侧，左右脑半球各有一个，其形状酷似海马，故而得名。从解剖结构上看，海马主要由海马本部、齿状回、下托和内嗅皮质等部分组成。海马本部又可进一步分为CA1、CA2、CA3和CA4区，这些区域在细胞形态、连接方式和功能特性上存在一定差异。CA1区是海马信息输出的主要部位，其神经元对缺血、缺氧等损伤较为敏感；CA3区则具有丰富的局部连接和复杂的神经网络，在海马的信息处理和存储中发挥着关键作用；齿状回是海马的重要输入区域，主要接受来自内嗅皮质的传入纤维，在神经发生和学习记忆中具有重要意义。海马的神经通路十分复杂，与多个脑区之间存在广泛的连接。其中，三突触回路是海马内最重要的神经通路之一，它由内嗅皮质发出的穿通纤维投射到齿状回，形成第一个突触；齿状回的颗粒细胞轴突（苔藓纤维）投射到CA3区，形成第二个突触；CA3区的锥体细胞轴突再投射到CA1区，形成第三个突触。这条回路在海马的学习和记忆功能中起着至关重要的作用，是长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）等突触可塑性现象的主要发生部位。除了三突触回路，海马还与其他脑区之间存在着广泛的纤维联系。海马通过穹窿与乳头体相连，乳头体再通过乳头丘脑束与丘脑前核相连，丘脑前核又投射到扣带回，形成了著名的帕帕兹环路（Papezcircuit）。这条环路在情绪调节、记忆巩固等方面发挥着重要作用。海马还与前额叶皮质、杏仁核、下丘脑等脑区之间存在着双向的纤维联系，这些连接使得海马能够参与到多种复杂的生理和心理活动中。与前额叶皮质的连接有助于调节认知和情绪，与杏仁核的连接则在情绪记忆和恐惧反应中起着关键作用，而下丘脑的连接则参与了内分泌和自主神经系统的调节。海马在学习、记忆和情绪等方面具有重要的功能。在学习和记忆方面，海马是陈述性记忆（包括事实和事件的记忆）形成和巩固的关键脑区。研究表明，海马损伤会导致严重的记忆障碍，如顺行性遗忘，即无法形成新的记忆。在一项经典的病例研究中，患者H.M.因治疗癫痫而切除了双侧海马，术后他虽然保留了手术前的记忆，但却无法记住新发生的事情，对刚经历过的事件毫无记忆。此外，海马在空间记忆中也起着不可或缺的作用。大鼠在Morris水迷宫实验中，需要依靠海马对空间环境的认知和记忆来找到隐藏在水中的平台。如果海马受损，大鼠在水迷宫中的学习和记忆能力会明显下降，表现为寻找平台的潜伏期延长、错误次数增加等。在情绪调节方面，海马与杏仁核、前额叶皮质等脑区共同构成了情绪调节的神经环路。海马可以通过调节杏仁核的活动来影响情绪反应，抑制过度的恐惧和焦虑。当个体面临应激刺激时，海马能够评估刺激的性质和意义，并将信息传递给杏仁核和前额叶皮质，从而调节情绪反应。研究发现，慢性应激导致海马功能受损时，个体的情绪调节能力会下降，更容易出现焦虑、抑郁等情绪问题。此外，海马还参与了注意、感知觉信息处理等过程。海马中的神经元对感觉信息具有选择性的反应，能够根据任务的需求对不同的感觉刺激进行处理和整合。在注意任务中，海马的活动会发生改变，有助于个体集中注意力，提高对目标信息的感知和处理能力。2.3Nectins分子介绍Nectins分子家族作为细胞黏附分子领域的重要成员，在细胞间连接、信号传导以及组织发育等诸多生物学过程中扮演着关键角色。它属于非钙离子依赖免疫球蛋白超家族，包括Nectin1、Nectin2、Nectin3、Nectin4等至少4个成员，分别由脊髓灰质炎病毒受体相关（PVRL）1、2、3、4基因编码。Nectins蛋白成员均有2个或3个剪接变异体，各成员在结构和分布上既有相似性又有独特性。从结构上看，除了Nectin-1属于缺乏跨膜结构的分泌蛋白外，其他Nectins分子均具有1个包含3个Ig样结构的胞外区、1个跨膜区及1个胞质区。这种结构赋予了Nectins分子独特的功能特性。其胞外区的Ig样结构能够与其他细胞表面分子相互作用，参与细胞间的识别与黏附；跨膜区则将Nectins分子锚定在细胞膜上，确保其在细胞表面的稳定存在；胞质区可与细胞内的信号分子结合，介导细胞内信号传导通路的激活。Nectins蛋白从人到啮齿类动物相对保守，其C端的特定模体可结合afadin的PDZ区域，参与细胞间连接的形成和调节。这种保守性表明Nectins分子在进化过程中具有重要的生物学意义，其功能在不同物种间可能具有相似性和继承性。在组织分布方面，Nectin1-3在体内分布广泛，涵盖成纤维细胞、上皮细胞以及神经细胞等多种细胞类型。其中，Nectin2、Nectin3在无Cadherins表达的细胞，如B细胞、单核细胞、血细胞和精子细胞中也有出现。而Nectin4主要在人胎盘中表达，在神经系统中几乎不表达。在神经系统中，Nectin1主要分布于啮齿类动物海马、海马旁回、内侧前额叶皮质（mPFC）、内侧内嗅皮质（MEC）等脑区神经元。动物海马、mPFC区兴奋性锥体神经元与抑制性中间神经元均有Nectin3蛋白的表达。Nectin-2α主要分布于小鼠内侧缰核、下橄榄核、大脑皮质软脑膜、第三脑室和侧脑室壁、第三脑室脉络丛，以及脑血管内皮细胞和室管膜细胞等，在小鼠神经元和星形胶质细胞中均有表达，而Nectin-2β则选择性地表达在星形胶质细胞。这种特异性的分布模式暗示了Nectins分子在不同组织和细胞类型中可能发挥着不同的功能，与特定组织和细胞的生理活动密切相关。Nectins蛋白的主要生物学功能是调节细胞之间的黏附。它以单体平行对齐方式先形成同顺式二聚体，之后再形成反式二聚体。顺式二聚体以与细胞膜相对的作用方式形成反平行定位，反式二聚体则形成复杂交错的蛋白交联，从而确保强有力的黏附活性。Nectins蛋白既可以独立发挥作用，也可与Cadherins等其他黏附分子协同参与黏着连接的形成。在这一过程中，Nectins蛋白首先形成相对较弱的细胞黏附，随后募集大量的Cadherins分子进入突触，进而形成较为牢固的黏着连接。与Cadherins分子作用机制类似，Nectins可通过激活Rho家族GTP酶，包括Rac和Cdc42，也可激活Ras家族GTP酶Rapl，进而结合afadin蛋白，连接actin细胞骨架蛋白。通过这些复杂的分子相互作用和信号传导过程，Nectins分子在细胞黏附、迁移、分化等生物学过程中发挥着不可或缺的作用，维持着组织和器官的正常结构和功能。在神经系统中，Nectins分子的功能尤为重要。位于突触前膜的Nectin1通常与突触后膜的Nectin3形成轴突-树突黏附，这种黏附作用介导了突触连接和神经元可塑性，对维持正常的神经功能至关重要。这种非对称性分布是影响突触功能的关键因素，但其内在机制目前尚不清楚。而Nectin2在大脑的特定区域表达，对维持星形胶质细胞和神经元的内稳态以及突触的形成等方面发挥着重要作用。这些功能的实现，使得Nectins分子在神经元的发育、轴突导向、突触形成和重塑等过程中发挥着关键作用，对于神经系统的正常发育和功能维持具有重要意义。一旦Nectins分子的功能出现异常，可能会导致神经系统发育障碍、神经退行性疾病以及精神类疾病等多种疾病的发生。三、应激对海马环路发育和可塑性的影响3.1早年应激的影响3.1.1早年应激动物模型及构建早年应激动物模型是研究早期生活应激对生物体影响的重要工具，通过模拟人类在幼年时期可能经历的不良环境，为深入探究早年应激的作用机制提供了有力支持。目前，常见的早年应激动物模型主要包括母婴分离模型、早期生活限制模型等。母婴分离模型是最为广泛应用的早年应激动物模型之一。在啮齿动物中，通常在幼崽出生后的早期阶段，如出生后第2天至第14天，将幼崽与母鼠每天分离一段时间，一般为3-4小时。在分离期间，幼崽被放置在单独的笼子中，与母鼠在视觉、听觉和嗅觉上保持一定距离，以模拟人类婴儿时期的母爱剥夺。这种模型能够有效地模拟早期生活中缺乏母爱的环境，研究发现，母婴分离会导致幼崽的生理和行为发生一系列改变，如体重增长缓慢、体温调节能力下降、焦虑和抑郁样行为增加等。早期生活限制模型则是通过限制幼崽在早期生活中的某些资源，如食物、空间或社交接触，来模拟早期生活压力。在食物限制模型中，从幼崽出生后开始，限制其每天的食物摄入量，使其处于半饥饿状态，这种模型可以模拟人类在幼年时期可能面临的营养不良环境。研究表明，早期食物限制会影响幼崽的生长发育，导致成年后出现代谢紊乱、认知功能下降等问题。在空间限制模型中，将幼崽饲养在狭小的笼子中，限制其活动空间，模拟人类在幼年时期可能面临的拥挤环境。早期空间限制会导致幼崽的神经发育异常，成年后表现出焦虑、恐惧等情绪问题，以及学习和记忆能力下降。社交接触限制模型中，将幼崽单独饲养，减少其与同伴的社交互动，模拟人类在幼年时期可能面临的社交隔离环境。早期社交接触限制会影响幼崽的社会行为发展，成年后出现社交障碍、攻击性增加等问题。捕食应激模型也是一种常用的早年应激动物模型，通过将幼年动物暴露于捕食者的威胁下，模拟早期生活中的恐惧和压力环境。在实验中，将幼年小鼠放置在一个与捕食者（如猫）相邻的笼子中，使小鼠能够看到、闻到和听到猫的存在，但不会受到直接的身体伤害。这种模型可以诱导小鼠产生强烈的恐惧和应激反应，导致其生理和行为发生改变，如应激激素水平升高、焦虑样行为增加、学习和记忆能力受损等。不同的早年应激动物模型在实验操作和模拟的应激环境上存在差异。母婴分离模型主要关注母爱剥夺对幼崽的影响，操作相对简单，只需将幼崽与母鼠分离即可，但需要注意分离时间和环境的控制，以确保模型的稳定性和可靠性。早期生活限制模型则更侧重于模拟资源匮乏或不良环境对幼崽的影响，操作相对复杂，需要精确控制食物、空间或社交接触的限制程度。捕食应激模型主要模拟恐惧和压力环境对幼崽的影响，操作需要一定的技巧，确保捕食者不会对幼崽造成身体伤害，同时要注意控制应激的强度和持续时间，避免对幼崽造成过度的伤害。这些模型在研究早年应激对海马环路发育和可塑性的影响时，各有其适用场景和优势，研究人员可根据具体的研究目的和需求选择合适的模型。3.1.2对海马发育的损害表现早年应激对海马发育的损害是多方面的，从细胞层面到神经环路层面都有显著体现，这些损害会对个体的认知、情绪和行为产生深远的影响。在细胞层面，早年应激会导致海马神经元数量减少和形态改变。研究表明，早年经历母婴分离应激的大鼠，其海马齿状回颗粒细胞数量明显减少，这可能是由于神经干细胞增殖受到抑制以及新生神经元凋亡增加所致。在形态上，海马CA3区锥体神经元的树突分支减少、长度缩短，树突棘密度降低，这些变化会影响神经元之间的突触连接和信息传递。电镜观察发现，早年应激大鼠的海马神经元线粒体肿胀、嵴断裂，内质网扩张，这些细胞器的损伤会影响神经元的能量代谢和蛋白质合成，进而影响神经元的正常功能。早年应激还会干扰海马神经发生的正常进程。神经发生是指在成年大脑中，神经干细胞产生新的神经元并整合到已有的神经环路中的过程，这一过程对于海马的学习、记忆和情绪调节功能至关重要。然而，早年应激会抑制海马齿状回神经干细胞的增殖和分化，导致新生神经元数量减少。研究发现，早年经历捕食应激的小鼠，其海马齿状回中增殖的神经干细胞数量明显低于对照组，且新生神经元向成熟神经元分化的过程也受到阻碍。这可能是由于早年应激导致神经发生相关的信号通路异常，如脑源性神经营养因子（BDNF）信号通路受到抑制，从而影响了神经干细胞的增殖和分化。从神经环路层面来看，早年应激会破坏海马内部及与其他脑区之间的神经连接。海马的三突触回路是其信息处理和存储的关键神经通路，早年应激会导致该回路中突触传递效能降低，影响海马的学习和记忆功能。研究表明，早年经历早期生活限制应激的大鼠，其海马CA1区的长时程增强（LTP）明显减弱，而LTP是突触可塑性的重要表现形式，与学习和记忆密切相关。这可能是由于早年应激导致突触后膜上的谷氨酸受体表达和功能异常，影响了突触传递的效率。早年应激还会影响海马与其他脑区之间的神经连接，如海马与前额叶皮质、杏仁核之间的连接。海马与前额叶皮质之间的连接对于情绪调节和认知控制至关重要，早年应激会导致这一连接减弱，使得个体在成年后更容易出现情绪障碍和认知缺陷。研究发现，早年经历母婴分离应激的小鼠，其海马与前额叶皮质之间的神经纤维投射减少，神经递质传递异常，导致在行为学测试中表现出焦虑和抑郁样行为增加，以及认知灵活性下降。海马与杏仁核之间的连接在情绪记忆和恐惧反应中起着关键作用，早年应激会增强这一连接，使个体对恐惧刺激更加敏感，容易出现过度的恐惧和焦虑反应。早年经历捕食应激的大鼠，其海马与杏仁核之间的神经连接增强，在恐惧条件反射实验中表现出更强的恐惧记忆和更快的恐惧反应恢复。3.1.3相关分子机制探讨早年应激对海马发育产生损害的过程涉及多种分子机制，这些分子机制相互作用，共同影响着海马的结构和功能。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴的功能失调是早年应激影响海马发育的重要分子机制之一。当个体经历早年应激时，HPA轴被过度激活，导致肾上腺皮质分泌大量的糖皮质激素，如皮质酮。长期高水平的皮质酮会对海马神经元产生毒性作用，抑制神经干细胞的增殖和分化，诱导神经元凋亡。皮质酮可以通过与海马神经元上的糖皮质激素受体结合，影响基因表达，导致神经保护因子如脑源性神经营养因子（BDNF）的表达减少，而促凋亡因子如caspase-3的表达增加，从而促进神经元凋亡。高水平的皮质酮还会影响神经元的能量代谢，导致线粒体功能障碍，进一步加重神经元的损伤。神经递质失衡在早年应激对海马发育的影响中也起着重要作用。5-羟色胺（5-HT）作为一种重要的神经递质，在调节情绪、认知和神经发育方面发挥着关键作用。早年应激会导致海马中5-HT水平下降，5-HT受体表达异常，从而影响海马神经元的活动和可塑性。研究表明，早年经历母婴分离应激的大鼠，其海马中5-HT的合成和释放减少，5-HT1A受体表达上调，5-HT2A受体表达下调，这些变化会影响神经元之间的信号传递，导致海马功能受损。多巴胺（DA）也是一种与情绪和认知密切相关的神经递质，早年应激会改变海马中DA的水平和受体表达，影响海马的学习和记忆功能。早年经历早期生活限制应激的小鼠，其海马中DA水平降低，D1和D2受体表达异常，在Morris水迷宫实验中表现出空间学习和记忆能力下降。早年应激还会引起海马中炎症反应和氧化应激增加，进而损害海马的发育。炎症反应会导致海马中炎症因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等的表达升高，这些炎症因子会破坏神经元的正常功能，抑制神经发生。研究发现，早年经历捕食应激的大鼠，其海马中TNF-α和IL-1β的表达显著增加，神经干细胞的增殖和分化受到抑制。氧化应激会导致海马中活性氧（ROS）和活性氮（RNS）的产生增加，这些物质会氧化损伤神经元的脂质、蛋白质和DNA，导致神经元功能障碍和凋亡。早年经历母婴分离应激的小鼠，其海马中ROS和RNS水平升高，抗氧化酶如超氧化物歧化酶（SOD）、谷胱甘肽过氧化物酶（GSH-Px）的活性降低，神经元受到氧化损伤。此外，表观遗传修饰在早年应激对海马发育的影响中也扮演着重要角色。DNA甲基化、组蛋白修饰等表观遗传修饰方式可以在不改变DNA序列的情况下，调控基因的表达。早年应激会导致海马中某些基因的表观遗传修饰发生改变，从而影响其表达水平。研究表明，早年经历母婴分离应激的大鼠，其海马中BDNF基因启动子区域的DNA甲基化水平升高，导致BDNF表达减少，进而影响神经发生和突触可塑性。组蛋白修饰如组蛋白H3赖氨酸9的甲基化（H3K9me）和组蛋白H3赖氨酸27的乙酰化（H3K27ac）也会在早年应激后发生改变，影响相关基因的表达，参与早年应激对海马发育的影响。3.2慢性应激的影响3.2.1慢性应激动物模型及特点慢性应激动物模型在研究应激对生物体的长期影响中扮演着至关重要的角色，它为深入探究慢性应激相关疾病的发病机制和治疗方法提供了有力的工具。目前，常用的慢性应激动物模型主要包括慢性不可预测温和应激（CUMS）模型、慢性束缚应激模型等，这些模型各自具有独特的特点和构建要点。慢性不可预测温和应激（CUMS）模型是一种应用极为广泛的慢性应激动物模型，其最大的特点在于模拟了人类日常生活中所面临的多种不可预测的轻度应激源，使实验动物长期处于一种不确定的应激环境中，从而更贴近人类慢性应激的实际情况。该模型通常对大鼠或小鼠连续施加28天的不可预测温和应激，每天随机采用两种不同的应激方式，主要的应激因子包括通宵照明、夹尾、湿笼、拥挤、冰水游泳、禁水禁食等。为了减少压力源的可预测性，各种压力条件以半随机的顺序施加，除了每次持续10分钟的电足电击，其他压力条件均持续22小时，在整个实验方案中，动物将多次经历每种压力条件，次数在3至4次之间。这种多样化且不可预测的应激方式能够有效地诱导动物产生类似人类抑郁、焦虑等精神症状，同时也会对动物的认知功能产生明显的影响。研究表明，经过CUMS处理的大鼠在糖水偏好实验中，对糖水的偏好度显著降低，表现出快感缺失的症状，这是抑郁症的核心症状之一；在旷场实验中，大鼠的活动量明显减少，探索行为降低，反映出其焦虑和抑郁的情绪状态。慢性束缚应激模型则主要通过限制动物的活动来造成心理压力，模拟人类在长期生活中受到限制和束缚的情况。在实验中，将大鼠或小鼠放置在特制的束缚装置中，如束缚筒或狭窄的笼子，每天固定时间束缚数小时，持续一定天数。束缚的时间和强度可以根据实验目的进行调整，一般来说，每天束缚6-12小时，持续2-4周。这种模型的优点是应激因素相对单一，易于操作和控制，能够较为稳定地诱导动物产生应激反应。然而，其不足之处在于模型稳定性相对较差，受试动物在长时间的束缚过程中可能会逐渐产生适应，导致后期症状出现自发改善的情况。研究发现，慢性束缚应激会导致大鼠的体重增长缓慢，血清中皮质酮水平升高，同时在行为学测试中表现出焦虑和抑郁样行为增加，如在高架十字迷宫实验中，进入开放臂的次数减少，停留时间缩短，表明其焦虑情绪增强。与其他应激模型相比，CUMS模型和慢性束缚应激模型各有优劣。CUMS模型的优势在于能够模拟人类日常生活中的多种应激源，更全面地反映慢性应激的复杂性，其诱导的精神症状和认知功能障碍与人类慢性应激相关疾病更为相似，因此在研究抑郁症、焦虑症等精神疾病的发病机制和治疗方法方面具有较高的应用价值。然而，该模型的构建过程相对复杂，需要多种应激因素的组合和随机施加，对实验条件和操作要求较高，且不同实验室之间的实验结果可能存在一定的差异。慢性束缚应激模型的优点是操作简单，应激因素易于控制，实验结果相对稳定，适合用于研究应激对生理指标和特定行为的影响。但其局限性在于应激因素较为单一，不能完全模拟人类慢性应激的多样性，且动物容易产生适应，可能会影响实验结果的准确性和可靠性。在选择慢性应激动物模型时，研究人员需要根据具体的研究目的、实验条件和需求，综合考虑各种模型的特点，选择最合适的模型进行研究。3.2.2对成年海马结构和功能的改变慢性应激对成年海马的结构和功能会产生显著的改变，这些改变涉及到海马的多个层面，从微观的树突棘和突触可塑性，到宏观的行为表现，都受到了不同程度的影响，进而导致认知和情绪功能的异常。在树突棘方面，慢性应激会引起海马神经元树突棘密度和形态的改变。树突棘是神经元接收信息的重要结构，其密度和形态的变化直接影响神经元之间的突触连接和信号传递。研究表明，慢性应激会导致海马CA1区和CA3区锥体神经元的树突棘密度降低，树突分支减少、长度缩短。通过高尔基染色技术对慢性应激大鼠的海马进行观察发现，CA1区锥体神经元的树突棘数量明显减少，且树突棘的形态也发生了改变，表现为短粗型树突棘增多，细长型树突棘减少，这种变化会削弱神经元之间的突触联系，影响信息的传递效率。树突棘的改变还会影响突触后膜上的受体分布和功能，进一步影响突触的可塑性。突触可塑性是指突触在形态和功能上的可调节性，它是学习和记忆的神经生物学基础。慢性应激会对海马的突触可塑性产生负面影响，主要表现为长时程增强（LTP）受损和长时程抑制（LTD）异常。LTP是指突触前神经元受到高频刺激后，突触传递效能在较长时间内增强的现象，而LTD则是指突触传递效能在较长时间内减弱的现象。研究发现，慢性应激会抑制海马CA1区的LTP诱导，使LTP的幅度降低，持续时间缩短。在慢性应激大鼠的海马脑片上进行电生理记录，发现给予高频刺激后，CA1区的场兴奋性突触后电位（fEPSP）斜率增加不明显，表明LTP的诱导受到了抑制。慢性应激还会导致LTD的异常增强，使突触传递效能过度减弱。这种LTP和LTD的失衡会破坏海马的正常功能，导致学习和记忆能力下降。在行为学方面，慢性应激会导致动物出现明显的认知和情绪障碍。在认知功能方面，慢性应激会损害动物的学习和记忆能力。Morris水迷宫实验是常用的评估动物空间学习和记忆能力的实验方法，在该实验中，慢性应激的大鼠寻找隐藏平台的潜伏期明显延长，错误次数增加，表明其空间学习和记忆能力受到了损害。慢性应激还会影响动物的工作记忆和情景记忆能力，在八臂迷宫实验和物体识别实验中，慢性应激的动物表现出工作记忆和情景记忆的缺陷。在情绪方面，慢性应激会导致动物出现焦虑和抑郁样行为。在高架十字迷宫实验中，慢性应激的大鼠进入开放臂的次数减少，停留时间缩短，表现出明显的焦虑情绪。在强迫游泳实验和悬尾实验中，慢性应激的大鼠不动时间增加，表现出抑郁样行为。这些情绪障碍的出现与慢性应激对海马结构和功能的改变密切相关，海马作为情绪调节的重要脑区，其功能受损会导致情绪调节失衡，从而引发焦虑和抑郁等情绪问题。3.2.3信号通路及分子变化慢性应激下，海马内相关信号通路及分子会发生一系列复杂的变化，这些变化在应激导致海马功能损伤的过程中起着关键作用，涉及多条重要的信号通路和多种关键分子。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路在慢性应激对海马的影响中扮演着重要角色。MAPK通路是细胞内重要的信号转导通路之一，主要包括细胞外信号调节激酶（ERK）、c-Jun氨基末端激酶（JNK）和p38丝裂原活化蛋白激酶（p38MAPK）三个亚家族。在正常情况下，MAPK通路参与调节细胞的生长、分化、增殖和存活等多种生理过程。然而，慢性应激会导致MAPK通路的异常激活。研究表明，慢性应激会使海马中ERK的磷酸化水平升高，过度激活的ERK会导致神经元的凋亡和损伤。ERK的异常激活还会影响神经元的可塑性相关蛋白的表达，如脑源性神经营养因子（BDNF）等，从而影响突触的可塑性和神经发生。慢性应激也会导致JNK和p38MAPK的激活，它们的激活会促进炎症因子的表达，引发炎症反应，进一步损伤海马神经元。研究发现，慢性应激的大鼠海马中JNK和p38MAPK的磷酸化水平升高，同时炎症因子如肿瘤坏死因子-α（TNF-α）、白细胞介素-1β（IL-1β）等的表达也显著增加。神经递质系统在慢性应激下也会发生明显变化。5-羟色胺（5-HT）作为一种重要的神经递质，在调节情绪、认知和神经发育方面发挥着关键作用。慢性应激会导致海马中5-HT水平下降，5-HT受体表达异常。研究表明，慢性应激的大鼠海马中5-HT的合成和释放减少，5-HT1A受体表达上调，5-HT2A受体表达下调。这些变化会影响神经元之间的信号传递，导致情绪调节失衡和认知功能障碍。多巴胺（DA）也是一种与情绪和认知密切相关的神经递质，慢性应激会改变海马中DA的水平和受体表达。慢性应激会使海马中DA水平降低，D1和D2受体表达异常，从而影响海马的学习和记忆功能。研究发现，慢性应激的小鼠在Morris水迷宫实验中表现出空间学习和记忆能力下降，同时其海马中DA水平降低，D1和D2受体表达异常。此外，慢性应激还会引起海马中其他分子的变化，如糖皮质激素受体（GR）、BDNF等。GR是调节HPA轴负反馈的关键分子，慢性应激会导致海马中GR的表达和功能异常。研究表明，慢性应激会使海马中GR的表达下降，导致HPA轴的负反馈调节功能失调，糖皮质激素持续高水平分泌，进一步加重海马的损伤。BDNF是一种重要的神经营养因子，对神经元的存活、生长、分化和突触可塑性具有重要作用。慢性应激会导致海马中BDNF的表达减少，影响神经发生和突触可塑性。研究发现，慢性应激的大鼠海马中BDNF的mRNA和蛋白表达水平均显著降低，同时神经干细胞的增殖和分化受到抑制，突触可塑性受损。四、Nectins分子在海马环路发育和可塑性中的作用4.1Nectins分子在海马的表达与分布Nectins分子在海马的表达与分布呈现出复杂而有序的模式，这对于理解海马的正常发育和功能至关重要。研究表明，Nectin1主要分布于啮齿类动物海马、海马旁回、内侧前额叶皮质（mPFC）、内侧内嗅皮质（MEC）等脑区神经元。在海马中，Nectin1的表达在不同发育阶段存在差异。在胚胎期，Nectin1开始在海马原基中表达，随着胚胎发育的进行，其表达逐渐增强。在出生后的早期阶段，Nectin1在海马的多个区域均有较高水平的表达，尤其是在齿状回和CA3区，这与海马在这一时期的快速发育和神经环路的形成密切相关。随着年龄的增长，Nectin1的表达在海马中的分布逐渐发生变化，在成年海马中，其在CA1区的表达相对较高，而在齿状回和CA3区的表达有所下降。这种表达模式的变化可能与海马在不同发育阶段的功能需求有关，在早期发育阶段，Nectin1可能主要参与海马神经元的迁移、分化和突触的初步形成；而在成年阶段，其可能更多地参与维持海马突触的稳定性和可塑性。动物海马、mPFC区兴奋性锥体神经元与抑制性中间神经元均有Nectin3蛋白的表达。在海马中，Nectin3的表达同样具有发育阶段特异性。在胚胎期，Nectin3在海马中的表达水平较低，但随着发育的推进，其表达逐渐增加。在出生后的早期，Nectin3在海马的各个亚区均有广泛表达，且在齿状回和CA3区的表达尤为明显。在成年海马中，Nectin3在CA1、CA3和齿状回等区域均维持着一定水平的表达，且在不同类型的神经元中均有分布。研究发现，Nectin3在海马的兴奋性锥体神经元和抑制性中间神经元中的表达可能具有不同的功能意义。在兴奋性锥体神经元中，Nectin3可能通过与Nectin1等分子相互作用，参与突触的形成和可塑性调节，影响神经元之间的信息传递；而在抑制性中间神经元中，Nectin3的表达可能与抑制性突触的功能维持和调节有关，对海马神经网络的平衡和稳定起着重要作用。Nectin2在海马中的表达相对较为特殊，Nectin-2α在小鼠神经元和星形胶质细胞中均有表达，而Nectin-2β则选择性地表达在星形胶质细胞。在海马发育过程中，Nectin-2α在胚胎期就开始在海马的神经干细胞和早期分化的神经元中表达，随着发育的进行，其在神经元和星形胶质细胞中的表达逐渐稳定。Nectin-2β则在星形胶质细胞的分化过程中逐渐出现表达，且在成年海马的星形胶质细胞中持续表达。Nectin2在海马中的这种表达模式表明其在神经元和星形胶质细胞之间的相互作用以及海马微环境的维持中可能发挥着重要作用。星形胶质细胞通过表达Nectin-2β，可能与神经元上的Nectin-2α相互作用，参与调节神经元的代谢、营养供应以及突触的形成和功能。在海马受到损伤或应激时，Nectin2的表达可能会发生改变，从而影响海马的修复和功能恢复。4.2对海马神经环路形成的影响4.2.1参与突触连接和黏着连接的机制Nectins分子在海马神经环路形成过程中，对突触连接和黏着连接的构建起着关键作用，其独特的分子作用机制为神经元之间稳定且高效的连接提供了基础。Nectins蛋白以单体平行对齐方式先形成同顺式二聚体，之后再形成反式二聚体。顺式二聚体以与细胞膜相对的作用方式形成反平行定位，反式二聚体则形成复杂交错的蛋白交联，从而确保强有力的黏附活性。在海马神经元中，这种二聚体的形成模式尤为重要。在海马的CA1区，突触前膜的Nectin1与突触后膜的Nectin3通过形成同/反式二聚体，建立起轴突-树突黏附。这种黏附作用为突触连接的形成提供了最初的分子基础，使得神经元之间能够建立起初步的联系。研究表明，当Nectin1或Nectin3的表达受到抑制时，海马CA1区的突触数量明显减少，突触传递效能降低，这充分说明了Nectins分子在突触连接形成中的不可或缺性。Nectins蛋白可独立发挥作用，也可与Cadherins等其他黏附分子一起参与黏着连接的形成。在海马神经环路的形成过程中，Nectins蛋白首先形成相对较弱的细胞黏附，之后募集大量的Cadherins分子进入突触，进而形成较为牢固的黏着连接。在齿状回，Nectins分子与Cadherins分子协同作用，共同参与神经元之间黏着连接的形成。研究发现，在缺乏Nectins分子的情况下，虽然Cadherins分子仍能部分参与黏着连接的形成，但连接的稳定性和强度明显下降，这表明Nectins分子在黏着连接的构建中起到了重要的启动和协同作用。与Cadherins分子作用机制类似，Nectins可通过激活Rho家族GTP酶，包括Rac和Cdc42，也可激活Ras家族GTP酶Rapl，进而结合afadin蛋白，连接actin细胞骨架蛋白。在海马神经元中，这种信号传导通路的激活对于维持突触连接和黏着连接的稳定性至关重要。Rac和Cdc42的激活可以调节细胞骨架的重组，使神经元的形态和结构能够适应神经环路形成的需要。Rapl的激活则可以进一步增强Nectins与afadin蛋白的结合，从而稳定细胞间的连接。研究表明，当Rho家族GTP酶或Ras家族GTP酶的活性受到抑制时，Nectins分子参与的突触连接和黏着连接会受到破坏，海马神经环路的形成也会受到严重影响。4.2.2对神经环路导向和定位的作用Nectins分子在海马神经环路的导向和定位过程中发挥着不可或缺的作用，其对轴突生长、神经元迁移的精确调控，为神经环路的正确构建和功能发挥奠定了基础。在轴突生长方面，Nectins分子能够引导轴突沿着特定的路径生长，确保其准确地到达靶细胞，从而形成正确的神经连接。在海马发育过程中，Nectin1和Nectin3在轴突的生长锥部位高度表达，它们通过与细胞外基质中的其他分子相互作用，为轴突的生长提供了方向指引。研究发现，当Nectin1或Nectin3的功能受到抑制时，海马神经元的轴突生长出现异常，表现为轴突生长方向紊乱、生长速度减慢，甚至无法到达靶细胞。这表明Nectins分子在轴突生长导向中起着关键作用，它们能够感知细胞外环境中的信号，引导轴突朝着正确的方向延伸。Nectins分子还参与了神经元迁移过程，对神经元在海马中的精确定位至关重要。在海马的发育早期，神经元需要从神经干细胞所在的区域迁移到特定的位置，以形成有序的神经结构。Nectins分子通过与周围细胞表面的分子相互作用，为神经元的迁移提供了动力和方向。在齿状回的发育过程中，新生的神经元通过表达Nectins分子，与周围的胶质细胞和其他神经元建立联系，从而沿着特定的路径迁移到齿状回的颗粒层。研究表明，当Nectins分子的表达或功能异常时，神经元的迁移受到阻碍，导致齿状回的结构和功能异常。此外，Nectins分子对海马神经环路的定位也有着重要影响。它们参与了神经元之间的识别和黏附过程，使得神经元能够准确地与特定的靶神经元建立连接，从而形成特定的神经环路。在海马的三突触回路中，Nectin1和Nectin3在不同神经元之间的特异性表达，确保了突触连接的准确性和稳定性。研究发现，当Nectins分子的表达或功能发生改变时，三突触回路中的突触连接出现异常，导致神经环路的功能受损。这表明Nectins分子在神经环路的定位中起着关键作用，它们能够识别并结合特定的神经元，促进神经环路的正确形成和功能发挥。4.3对海马突触可塑性的调控4.3.1与突触可塑性相关分子的相互作用Nectins分子与突触可塑性相关分子之间存在着复杂而紧密的相互作用，这些相互作用对突触可塑性产生着深远的影响，进而影响着海马的学习和记忆功能。脑源性神经营养因子（BDNF）作为一种在神经系统中具有重要作用的神经营养因子，与Nectins分子在突触可塑性的调控中存在密切关联。BDNF能够促进神经元的存活、生长和分化，增强突触的可塑性，在学习和记忆过程中发挥着关键作用。研究发现，Nectins分子可以通过调节BDNF的表达和信号传导，间接影响突触可塑性。在海马神经元中，Nectin1和Nectin3的表达变化会影响BDNF的mRNA和蛋白水平。当Nectin1或Nectin3的表达受到抑制时，BDNF的表达也会相应减少，导致突触可塑性受损。这可能是因为Nectins分子通过与细胞内的信号分子相互作用，调节了BDNF基因的转录和翻译过程。Nectins分子还可能影响BDNF的分泌和释放，从而影响其在突触间隙中的浓度，进而影响BDNF与受体的结合和信号传导。Nectins分子与NMDA受体之间也存在着相互作用，共同调节突触可塑性。NMDA受体是一种离子型谷氨酸受体，在突触可塑性中起着核心作用，尤其是在长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）的诱导和维持中。研究表明，Nectin1和Nectin3可以与NMDA受体的亚基相互作用，调节其在突触后膜上的定位和功能。在海马CA1区，Nectin1和Nectin3与NMDA受体的NR1和NR2亚基存在物理结合，这种结合能够稳定NMDA受体在突触后膜上的位置，增强其对谷氨酸的敏感性，从而促进LTP的诱导。当Nectins分子的表达或功能受到抑制时，NMDA受体在突触后膜上的定位发生改变，其功能也受到影响，导致LTP的诱导和维持出现障碍，进而影响突触可塑性和学习记忆能力。此外，Nectins分子还可能与其他与突触可塑性相关的分子相互作用，如神经递质、细胞骨架蛋白等。在神经递质方面，Nectins分子可能影响神经递质的释放和摄取，从而调节突触传递的效率。在海马中，Nectins分子的异常表达可能导致谷氨酸等兴奋性神经递质的释放异常，影响突触后神经元的兴奋性和可塑性。在细胞骨架蛋白方面，Nectins分子通过激活Rho家族GTP酶和Ras家族GTP酶，进而结合afadin蛋白，连接actin细胞骨架蛋白，这一过程不仅参与了突触连接和黏着连接的形成，还可能影响细胞骨架的动态变化，从而对突触可塑性产生影响。研究发现，当Rho家族GTP酶或Ras家族GTP酶的活性受到抑制时，细胞骨架的重组受到阻碍，突触可塑性也会受到明显影响。4.3.2在长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）中的角色长时程增强（LTP）和长时程抑制（LTD）作为突触可塑性的两种重要表现形式，在学习和记忆过程中发挥着关键作用，而Nectins分子在这两个过程中扮演着不可或缺的角色，对信号转导和突触效能产生着重要影响。在LTP过程中，Nectins分子通过多种机制参与信号转导，影响突触效能。研究表明，Nectin1和Nectin3在LTP的诱导和维持中起着重要作用。在海马CA1区，高频刺激诱导LTP时，Nectin1和Nectin3的表达会发生动态变化，其在突触前膜和突触后膜上的定位也会发生改变。这种变化使得Nectin1和Nectin3能够与其他分子相互作用，促进LTP的发生。Nectin1和Nectin3可以与NMDA受体相互作用，增强NMDA受体的功能，促进钙离子内流，进而激活一系列与LTP相关的信号通路。它们还可以通过激活Rho家族GTP酶和Ras家族GTP酶，调节细胞骨架的重组，使突触后膜上的AMPA受体数量增加，增强突触传递效能，从而促进LTP的维持。当Nectins分子的表达或功能受到抑制时，LTP的诱导和维持会受到明显阻碍，表现为场兴奋性突触后电位（fEPSP）斜率增加不明显，LTP的幅度降低，持续时间缩短。在LTD过程中，Nectins分子同样参与了信号转导，对突触效能产生影响。低频刺激诱导LTD时，Nectins分子的表达和定位也会发生相应变化。研究发现，Nectin1和Nectin3的变化会影响AMPA受体的内吞和转运，从而调节突触后膜上AMPA受体的数量和功能。在海马中，Nectins分子通过与相关分子的相互作用，促进AMPA受体的内吞，使突触后膜上AMPA受体的数量减少，从而降低突触传递效能，导致LTD的发生。当Nectins分子的表达或功能异常时，LTD的诱导和维持也会受到影响，表现为AMPA受体的内吞受阻，突触传递效能不能有效降低，进而影响LTD的正常发生。Nectins分子在LTP和LTD过程中的作用还与其他因素相互关联。BDNF、NMDA受体等分子与Nectins分子共同参与了LTP和LTD的调节。BDNF可以通过调节Nectins分子的表达和功能，影响LTP和LTD的发生。当BDNF水平降低时，Nectins分子的表达也会受到影响，进而影响LTP和LTD的诱导和维持。NMDA受体与Nectins分子的相互作用在LTP和LTD中也起着关键作用，它们共同调节钙离子内流和相关信号通路的激活，从而影响突触可塑性。五、应激与Nectins分子的交互作用机制5.1Nectin-afadin系统与应激信号通路的关联Nectin-afadin系统与应激信号通路之间存在着复杂而紧密的关联，这种关联在神经生物学过程中发挥着关键作用，尤其是在应激状态下对海马环路的影响方面。促肾上腺皮质激素释放激素（CRH）-促肾上腺皮质激素释放激素受体1（CRHR1）系统作为应激反应的核心信号通路之一，与Nectin-afadin系统存在着显著的交互作用。研究表明，在早年应激的动物模型中，CRH-CRHR1系统的激活会导致海马中Nectin3水平的下降。产后应激的成年小鼠海马Nectin3水平降低，而这种降低可以通过CRHR1失活来减弱，相反，前脑神经元中CRH的过表达则可模拟这种降低效应。这表明CRH-CRHR1信号通路的异常激活可能通过下调Nectin3的表达，进而影响海马的结构和功能。进一步的研究发现，急性应激会动态降低海马Nectin3水平，这一过程涉及CRH-CRHR1信号传导，但与糖皮质激素受体无关。这提示CRH-CRHR1系统对Nectin3的调节可能是一种独立于糖皮质激素的作用机制，为深入理解应激对海马的影响提供了新的视角。从分子机制角度来看，CRH-CRHR1系统可能通过影响Nectin-afadin系统的相关信号转导过程，来实现对Nectin3表达的调控。Nectin-afadin系统可通过激活Rho家族GTP酶（包括Rac和Cdc42）以及Ras家族GTP酶Rapl，进而结合afadin蛋白，连接actin细胞骨架蛋白，参与细胞间连接的形成和调节。CRH-CRHR1系统的激活可能干扰了这一信号转导过程，导致Nectin3与afadin蛋白的结合异常，或者影响了Nectin3在细胞内的转运和定位，最终导致其表达水平下降。CRH-CRHR1系统的激活可能会激活下游的一些激酶，这些激酶可能会磷酸化Nectin-afadin系统中的某些关键分子，从而改变其活性和功能。当CRH-CRHR1系统被激活时，可能会导致细胞内的ERK、JNK等激酶的活性改变，这些激酶可以磷酸化Nectin3或afadin蛋白，影响它们之间的相互作用以及与其他信号分子的结合，从而影响Nectin-afadin系统的正常功能。除了CRH-CRHR1系统，其他应激相关信号通路也可能与Nectin-afadin系统存在关联。下丘脑-垂体-肾上腺（HPA）轴在应激反应中起着重要作用，其分泌的糖皮质激素对海马的结构和功能有着深远影响。研究表明，糖皮质激素可能通过影响Nectin-afadin系统的表达和功能，参与应激对海马的作用。在慢性应激状态下，糖皮质激素水平持续升高，可能会抑制Nectin1和Nectin3等分子的表达，影响突触连接和神经元可塑性。糖皮质激素还可能影响afadin蛋白的表达和活性，从而干扰Nectin-afadin系统的正常功能。研究发现，长期给予糖皮质激素会导致海马中afadin蛋白的表达下降，使Nectin-afadin系统的稳定性降低，进而影响海马神经环路的发育和可塑性。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）通路作为细胞内重要的信号转导通路，也可能与Nectin-afadin系统在应激过程中相互作用。在应激状态下，MAPK通路中的ERK、JNK和p38MAPK等亚家族会被激活。这些激酶的激活可能会影响Nectin-afadin系统的功能。ERK的激活可能会调节Nectin3的表达和磷酸化水平，影响其与afadin蛋白的结合以及在细胞内的定位。研究表明，在应激诱导的神经元损伤模型中，抑制ERK的活性可以部分恢复Nectin3的表达和功能，提示ERK可能在应激对Nectin-afadin系统的影响中发挥着重要作用。JNK和p38MAPK的激活可能会导致炎症因子的表达增加，炎症反应可能会进一步影响Nectin-afadin系统的稳定性和功能。在炎症状态下，Nectin-afadin系统中的分子可能会受到炎症因子的修饰，导致其功能异常，进而影响海马神经环路的正常功能。5.2应激对Nectins分子表达和功能的调节不同类型的应激对Nectins分子的表达和功能有着复杂且多样的调节作用，这些调节作用在分子水平上涉及基因转录、蛋白翻译以及蛋白修饰等多个环节，进而对神经环路和行为产生深远影响。早年应激对Nectins分子的表达和功能具有显著影响。在限制筑窝材料和垫料的早年应激范式下，小鼠海马脑区Nectin3的表达发生改变，进而参与了空间学习记忆功能的改变。下调Nectin3蛋白的表达可模拟此应激所致的认知损伤，而上调Nectin3蛋白则可逆转该负性效应。该早年应激范式还引起小鼠MEC脑区Nectin1蛋白的表达下降，且介导了时间序列记忆与空间工作记忆能力的损伤。从分子机制来看，早年应激可能通过影响相关转录因子的活性，来调控Nectin1和Nectin3基因的转录水平。研究表明，早年应激会导致海马中一些转录因子如c-Fos、Jun等的表达增加，这些转录因子可能结合到Nectin1和Nectin3基因的启动子区域，影响其转录过程。早年应激还可能通过影响mRNA的稳定性和翻译效率，来调节Nectin1和Nectin3蛋白的表达水平。早年应激导致的氧化应激和炎症反应，可能会影响mRNA结合蛋白的活性，从而影响Nectin1和Nectin3mRNA的稳定性和翻译效率。慢性应激同样会对Nectins分子的表达和功能产生重要影响。青春期经历慢性社会不稳定应激的雄性小鼠，表现出社会识别和空间工作记忆能力受损，同时mPFC区细胞膜Nectin3蛋白的表达水平降低，且与行为表型异常显著相关。在慢性应激状态下，Nectins分子的功能也可能发生改变。慢性应激可能会影响Nectins分子与其他分子的相互作用，从而影响其在突触连接和可塑性中的功能。研究表明，慢性应激会导致海马中Nectin1和Nectin3与afadin蛋白的结合减少，影响了Nectin-afadin系统的稳定性，进而影响突触连接和神经元可塑性。慢性应激还可能通过影响Nectins分子的磷酸化水平，来调节其功能。慢性应激会激活一些蛋白激酶，这些激酶可能会磷酸化Nectin1和Nectin3，改变其构象和活性，从而影响其与其他分子的相互作用和功能。急性应激对Nectins分子的表达和功能也存在动态调节作用。研究发现，急性应激会动态降低海马Nectin3水平，这一过程涉及CRH-CRHR1信号传导，但与糖皮质激素受体无关。急性应激可能通过CRH-CRHR1信号通路，快速调节Nectin3的表达水平。CRH-CRHR1信号通路的激活可能会导致细胞内一些信号分子的变化，进而影响Nectin3基因的转录和蛋白的翻译。急性应激还可能会影响Nectin3蛋白的稳定性和降解速率，从而导致其表达水平的动态变化。急性应激会激活一些蛋白酶，这些蛋白酶可能会降解Nectin3蛋白，导致其表达水平下降。不同应激源对Nectins分子表达和功能的调节存在差异。物理应激源如束缚应激，可能主要通过激活HPA轴，导致糖皮质激素水平升高，进而影响Nectins分子的表达和功能。束缚应激会使海马中糖皮质激素受体的表达增加，糖皮质激素与受体结合后，可能会调节Nectin1和Nectin3基因的表达。心理应激源如社会不稳定应激，可能更多地通过影响神经递质系统和神经可塑性相关信号通路，来调节Nectins分子的表达和功能。社会不稳定应激会导致海马中5-羟色胺和多巴胺等神经递质水平的改变，这些神经递质可能会影响Nectin1和Nectin3的表达和功能。不同应激源的持续时间和强度也会对Nectins分子的调节产生不同的影响。短期高强度的应激可能会导致Nectins分子的表达和功能迅速发生改变，而长期低强度的应激则可能会引起Nectins分子表达和功能的慢性改变，这些改变可能会逐渐累积，对神经环路和行为产生更为深远的影响。5.3Nectins分子对应激介导的海马环路损伤的代偿或加剧作用Nectins分子在应激介导的海马环路损伤中，可能发挥着代偿或加剧损伤的双重作用，其具体机制与Nectins分子的表达变化、功能改变以及与其他分子的相互作用密切相关。在某些情况下，Nectins分子可能通过上调表达来代偿应激介导的海马环路损伤。研究表明，在早年应激模型中，当海马神经环路受到损伤时，Nectin3的表达可能会出现适应性上调。在限制筑窝材料和垫料的早年应激范式下，虽然该应激会导致小鼠海马脑区Nectin3水平下降，但在一定时间后，机体可能会启动代偿机制，使Nectin3的表达逐渐增加。这种上调可能是机体为了维持海马神经环路的稳定性和功能而做出的适应性反应。Nectin3可以通过增强突触连接和神经元可塑性，来弥补应激对海马环路造成的损伤。Nectin3与Nectin1在突触前膜和突触后膜形成轴突-树突黏附，这种黏附作用可以稳定突触结构，促进神经递质的传递，从而改善海马的学习和记忆功能。当Nectin3表达上调时，它可以增加这种黏附作用，使受损的突触连接得到修复和增强，进而代偿应激介导的海马环路损伤。Nectins分子也可能通过与其他分子的协同作用来代偿海马环路损伤。Nectins蛋白可与Cadherins等其他黏附分子一起参与黏着连接的形成。在应激导致海马环路损伤时，Nectins分子可能会募集更多的Cadherins分子进入突触，增强黏着连接的稳定性。在慢性应激模型中，虽然慢性应激会导致海马神经元的树突棘密度降低和突触可塑性受损，但Nectins分子与Cadherins分子的协同作用可能会部分缓解这种损伤。它们可以共同调节细胞骨架的重组，维持突触的形态和功能，从而在一定程度上代偿应激对海马环路的损伤。然而，在另一些情况下，Nectins分子可能会加剧应激介导的海马环路损伤。当应激导致Nectins分子的表达或功能异常时，可能会进一步破坏海马神经环路的稳定性和可塑性。在早年应激模型中，限制筑窝材料和垫料的早年应激范式会引起小鼠MEC脑区Nectin1蛋白的表达下降，这种下降会介导时间序列记忆与空间工作记忆能力的损伤。Nectin1表达的减少会导致其与Nectin3形成的轴突-树突黏附减弱，从而影响突触连接和神经元可塑性，进一步加剧海马环路的损伤。应激还可能通过影响Nectins分子与其他分子的相互作用，来加剧海马环路损伤。在慢性应激状态下，Nectins分子与afadin蛋白的结合可能会减少，影响了Nectin-afadin系统的稳定性。Nectin-afadin系统在维持突触连接和神经元可塑性中起着重要作用，当该系统的稳定性受到破坏时，会导致突触连接受损，神经元可塑性下降，从而加剧应激对海马环路的损伤。慢性应激还可能影响Nectins分子与BDNF、NMDA受体等与突触可塑性相关分子的相互作用，进一步破坏突触可塑性，加剧海马环路损伤。六、研究方法与实验设计6.1实验动物与模型选择在本研究中，选择小鼠和大鼠作为实验动物，主要基于以下多方面的考量。从进化角度来看，小鼠和大鼠与人类具有一定的遗传相似性，其基因序列与人类基因存在较高的同源性。研究表明，小鼠基因组与人类基因组的相似度约为85%，大鼠基因组与人类基因组的相似度也高达80%以上。这种遗传相似性使得小鼠和大鼠在生理和病理过程中，能够在一定程度上模拟人类的反应，为研究人类应激相关疾病提供了良好的基础。在生物学特性方面，小鼠和大鼠具有繁殖周期短、繁殖能力强的特点。小鼠的性周期短，一般为4-5天，妊娠期约19-21天，每胎可产6-15仔；大鼠的性周期为4-5天，妊娠期约21-23天，每胎产仔数通常在8-12只左右。这使得在短时间内能够获得大量的实验动物，满足实验样本量的需求，同时也便于进行遗传操作和品系选育。它们体型较小，易于饲养和管理，对实验场地和设备的要求相对较低，降低了实验成本。小鼠和大鼠的行为学特征也较为丰富，能够进行多种行为学测试，如Morris水迷宫实验、高架十字迷宫实验、强迫游泳实验等，这些测试可以有效地评估小鼠和大鼠在学习、记忆、情绪等方面的功能，为研究应激对海马环路发育和可塑性的影响提供了有力的手段。在构建应激模型时，针对早年应激，采用母婴分离模型。具体构建方法为，在小鼠或大鼠幼崽出生后的第2天至第14天，每天将幼崽与母鼠分离3-4小时。在分离期间，将幼崽放置在单独的笼子中，笼子保持适宜的温度（25±1℃）和湿度（50%-60%），并提供充足的食物和水。这种模型能够模拟人类婴儿时期的母爱剥夺，导致幼崽产生早年应激反应。研究表明，母婴分离后的幼崽在成年后会出现焦虑、抑郁样行为增加，学习和记忆能力下降等症状，与人类早年应激相关的精神疾病表现相似。对于慢性应激，选择慢性不可预测温和应激（CUMS）模型。该模型通常对小鼠或大鼠连续施加28天的不可预测温和应激，每天随机采用两种不同的应激方式。主要的应激因子包括通宵照明、夹尾、湿笼、拥挤、冰水游泳、禁水禁食等。为了减少压力源的可预测性，各种压力条件以半随机的顺序施加，除了每次持续10分钟的电足电击，其他压力条件均持续22小时，在整个实验方案中，动物将多次经历每种压力条件，次数在3-4次之间。这种模型能够模拟人类日常生活中所面临的多种不可预测的轻度应激源，诱导动物产生类似人类抑郁、焦虑等精神症状，同时也会对动物的认知功能产生明显的影响。6.2实验技术与检测指标在行为学测试方面，Morris水迷宫实验是评估动物空间学习和记忆能力的经典方法。在实验中，将小鼠或大鼠放入一个充满水的圆形水池中，水池中隐藏着一个平台，动物需要通过学习记忆平台的位置来找到它。通过记录动物找到平台的潜伏期、游泳路径、穿越平台的次数等指标，可以评估其空间学习和记忆能力。在慢性应激模型中，慢性应激的小鼠在Morris水迷宫实验中，找到平台的潜伏期明显延长，穿越平台的次数减少，表明其空间学习和记忆能力受到了损害。高架十字迷宫实验主要用于评估动物的焦虑水平