大脑功能受遗传和环境因素共同影响，慢性压力作为环境因素可能导致神经精神障碍，如焦虑和抑郁等。而男性和女性在面对压力时可能会有不同的反应，因此性别差异在压力相关的疾病中一直是一个有趣的话题。
根据纽约州立大学布法罗分校Zhen Yan教授团队在Nature子刊Molecular Psychiatry (IF：11.0)发表的题为“Molecular and cellular mechanisms for differential effects of chronic social isolation stress in males and females”一文，断奶后5周的隔离应激（模拟社会孤立）会引起小鼠前额叶皮层(prefrontal cortex, PFC)、基底外侧杏仁核(basal lateral amygdala, BLA)和腹侧被盖区(ventral tegmental area ,VTA)的性别差异性行为异常和神经活动改变。文章巧妙地结合AAV脑立体定位注射及其他技术（化学遗传学、光遗传学、在体钙成像和膜片钳等）实现对神经通路的特异性调控，以此验证不同神经通路在社会孤立不同性别小鼠中所起的作用。这项研究提示了青春期慢性社会孤立对于男性和女性的影响存在差异及可能的机制。
研究结果
1. 社会孤立使雄性小鼠攻击性增加，与PFC-BLA通路的异常抑制有关
小鼠根据不同性别分组为雄性(male, M,蓝色表示)和雌性(female, F,红色表示)，各组根据断奶后5周饲养方式的不同又分为社会孤立组(socially-isolated, SI)和群养对照组(group-housed, GH)。在检测小鼠攻击性的“居住者-入侵者(resident-intruder, RI)”实验中观察到相较于GH M小鼠,SI M小鼠的攻击行为出现的总时间较长，差异具有统计学意义，而在雌性小鼠中未见此差异。对情绪调控相关的脑区前额叶皮层(prefrontal cortex, PFC)和基底外侧杏仁核(basal lateral amygdala, BLA)神经元活动性用c-fos进行检测，观察到PFC的c-fos阳性神经元数目显著降低，BLA的c-fos阳性神经元数目升高，而二者兴奋性神经元（CaMKII阳性）总数未见明显差异。PFC投射到下游核团介导情绪调控，因此SI M小鼠的攻击性增加是否与PFC-BLA通路兴奋性改变相关呢？
实验者用AAV病毒相接及化学遗传学的方法实现对此通路的特异性调控，即在PFC注射带Cre的GFP标记的病毒，在BLA注射可以识别Cre的带mCherry标记的逆行DREADD病毒，CNO激活此通路GH M小鼠攻击性行为增加，CNO化学遗传学抑制此通路SI M小鼠攻击性行为减少，以此说明PFC-BLA通路活动的改变介导了社会孤立的雄性小鼠攻击性行为。
2. 光遗传结合膜片钳技术显示社会孤立的雄性小鼠BLA神经元去抑制兴奋性增强
为了观察PFC活动降低对BLA的影响，实验者在SI M小鼠PFC注射以CaMKII为启动子带mCherry标签的光敏感通道蛋白-2(channelrhodopsin-2, ChR2)，发现BLA神经元光诱发的抑制性突触后电流(inhibitory postsynaptic currents, IPSC)减小，配对脉冲比率(paired-pulse ratio, PPR)增加，IPSC/EPSC降低，说明社会孤立雄性小鼠的PFC受抑制导致BLA去抑制反馈性兴奋性增加。
3. 社会孤立引起雄性小鼠BLA转录组学改变，抑制CREB后可显著减少攻击性行为
RNA-seq（转录组测序）发现相较于GH雄性小鼠，SI雄性小鼠的BLA中有207个基因上调，169个基因下调；功能蛋白分类分析表明，这些上调或下调的基因参与合成转录调控因子、酶和信号分子。对其功能进行分类的GO分析显示上调基因与“攻击性行为”相关，下调基因与“边缘系统发育”相关。基因集合富集分析(gene set enrichment analysis, GSEA)显示CREB是与上调基因高度相关的转录因子，CREB的活性随着各种刺激的增加而增加，能够调节许多底物的转录，进而调节情绪。磷酸化的CREB(p-CREB)是具有转录效应的CREB活性形式，在SI M小鼠的BLA中显著增加。此外，qPCR实验证实CREB依赖性基因靶点在SI M小鼠的BLA中也显著增加。而在雌性中SI组和GH组的这些基因表达没有明显差别，说明这些分子的变化具有性别特异性。
为了说明SI M小鼠的BLA中激活的CREB与其攻击性行为增加有关，在SI M小鼠的BLA注射CREB抑制剂，与对照组相比，给予抑制剂后p-CREB及CREB依赖性基因靶点显著降低，SI雄性小鼠的攻击性行为也显著减少。因此，这部分结果说明针对雄性攻击性相关的精神类疾病的治疗，BLA中CREB可作为一个可能的靶点。
4. 社会孤立引起雌性小鼠社交能力下降
社会孤立的雌性小鼠表现出社交时间减少，PFC是与社交行为相关的关键脑区，在进行社交测试时同步记录在PFC区注射了AAV5-syn-FLEX- GCaMP6s的Exm1-Cre小鼠PFC的钙信号，发现不论在不进行社交活动的baseline情况下还是与其他小鼠互动时SI F小鼠PFC钙信号均显著低于对照组，而在SI M小鼠中未见此种异常。以上结果说明社会孤立引起雌性小鼠社交能力下降，且伴随着PFC功能活动的减弱。
5. 社会孤立的雌性小鼠社交能力下降，与PFC-VTA通路的异常抑制有关
VTA是另一个参与调节社交行为的重要脑区，c-fos免疫荧光染色显示在SI F小鼠PFC和VTA的c-fos阳性神经元均减少，而SI M小鼠VTA的c-fos神经元未见减少，说明社会孤立引起性别差异性VTA活动抑制。为了证明PFC到VTA通路介导着社会孤立的雌性小鼠社交能力降低这一现象，研究者小鼠在PFC注射携带Cre并有GFP标签的病毒，在VTA注射能够识别Cre的带有mCherry标记的逆行DREADD病毒，然后给予GH F小鼠CNO以抑制此通路发现其社交能力下降，在SI F小鼠给予CNO激活此通路小鼠社交能力改善，以此说明PFC-VTA通路的改变介导了社会孤立的雌性小鼠社交能力的异常。
6. 社会孤立引起雌性小鼠VTA转录组学改变，抑制CREB后可显著改善社交能力
转录组测序揭示了相较于GH F小鼠，SI F小鼠的VTA中有488个基因上调，393个基因下调；功能蛋白分类分析表明，这些上调或下调的基因参与转录调控因子、酶和信号分子的合成。在下调的相关基因中，定量PCR证实SI F小鼠VTA中Hcrt、Tph2和Pomcmrna显著减少，其中下调最明显的Hcrt基因，其能编码下丘脑泌素（促食欲素），这是一种调节觉醒、食欲和内分泌稳态的神经肽，在预防压力事件引起的抑郁反应中发挥重要作用。研究者提高SI F小鼠促食欲素水平（腹腔注射食欲素A），发现小鼠VTA中c-fos阳性的多巴胺能神经元显著增加，社交能力明显改善。这些结果表明，促食欲素可能是治疗社交缺陷相关疾病的潜在靶点。
研究总结
这项研究揭示了断奶后持续5周的社会孤立会使雄性小鼠表现出更高的攻击性，使雌性小鼠表现出“社交退缩(social withdrawal)”行为。这与人群中与压力相关的精神障碍性疾病的性别差异表现一致。研究利用AAV病毒结合调控技术，证实了社会孤立雄性小鼠的攻击性行为与PFC-BLA通路的抑制有关，而社会孤立雌性小鼠的社交能力下降与PFC-VTA通路的抑制有关，并分别发现在BLA和VTA中神经元转录水平的改变。这项研究为压力相关性疾病的发病机制和治疗提供了新的视角和潜在的治疗靶点，有望为相关疾病的治疗和预防提供更有效的策略。
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