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摘要：CRH 神经元释放的促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH)能激活下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴，主要的心理应激反应系统之一 。 HPA 轴上运行重大的反响回路，相识在应激障碍配景下调理 CRH 神经元的神经生物学机制很是主要 。我们回首了斑马鱼体内研究怎样提高 CRH 神经元的神经生物学知识 。精神破碎症1(DISC1) 突变斑马鱼削弱了应激反应，可用于模拟人类应激障碍 。我们以为与精神疾病的机制联系得DISC1影响CRH神经元的发育和功效 。
研究CRH轴的斑马鱼模子：促肾上腺皮质激素释放激素 (CRH)，也称为促肾上腺皮质激素释放因子，是一种 41 个氨基酸肽 。虽然在身体许多部位的差别组织中爆发，但 CRH 研究最多的是它作为一种释放激素加入下丘脑-垂体-肾上腺 (HPA) 轴介导的应激反应 。当应激源激活HPA轴时，CRH从投射到正中隆起的下丘脑室旁核（PVN）的小细胞神经元释放 ；CRH 进入门静脉系统并通过小毛细血管运输到垂体前叶 。鱼类HPI 轴激活诱导神经渗透视前区 (NPO) 的神经元渗透 CRH 。这些细胞将直接的神经元投射发送到垂体前叶的远端 。在垂体前叶的促皮质激素细胞中，CRH 与其受体团结 。鱼类和哺乳动物中都保存两种受体，CRH受体1和CRH受体2（划分为CRHR1和CRHR2），CRHR1是鱼类HPI轴的主要受体 。受体团结启动促肾上腺皮质激素（ACTH）的合成和释放，促肾上腺皮质素通过循环抵达肾上腺或内渗透腺 。ACTH 与肾间腺的类固醇天生细胞中的受体 MC2R（黑皮质素 2 受体）团结从而启动皮质醇的合成，皮质醇是鱼类和人类的要害应激激素 。
小鼠损伤和遗传学研究批注CRH神经元对应激反应至关主要 。然而，哺乳动物下丘脑位于大脑深处，很难进入限制了此类研究 。斑马鱼的大脑要小得多，适合举行体内神经心理学实验 。斑马鱼为研究支持行为表型的神经发育和神经心理学机制提供了一个遗传易处置惩罚的高通量系统 。将讨论斑马鱼 CRH 系统，重点关注下丘脑 CRH 神经元 。 别的，我们讨论了 CRH 与精神破碎症 1 (DISC1) 的相互作用，动物模子批注 CRH 系统爆发了改变 。
斑马鱼下丘脑的CRH神经元：斑马鱼 CRH 神经元漫衍在整个大脑中以相当守旧的方法漫衍 。 哺乳动物CRH 由单个基因编码以相当守旧的方法漫衍 。 硬骨鱼两个 CRH 基因 crha 和 crhb 通过基因组复制进化 。crha和crhb基因划分编码162和132个氨基酸多肽具有44%的统一性和56%的相似性 。crhb被以为是哺乳动物CRH基因的同源基因，其研究规模比crha普遍得多，crha的表达仅限于脑室周围下丘脑 。crhb首先在受精后24小时左右（hpf）表达，从受精后3天起（dpf）可以在大脑的多个区域检测到，包括丘脑下部、视前区、后结节、下丘脑、腹侧丘脑和后脑以及视网膜 。在斑马鱼的NPO中发明视前区crh表达神经元 。该区域内表达 crh 的神经元与其他表达催产素 (oxt)、精氨酸加压素 (avp)、脑啡肽原 a (penka)、神经降压素 (nts) 和生长抑素的神经元形成麋集的混淆簇 。而表达胆囊缩短素 (cck)、脑啡肽原 b (penkb) 和血管活性肠肽 (vip) 的神经元则位于差别的 NPO 亚区 。 NPO 之外可以在下丘脑的其他区域特殊是在结节区域发明表达 crh 的细胞，小鼠也是云云 。
鱼类的功效研究支持NPO的CRH神经元在应激调理中的作用：在斑马鱼身上的研究展现了NPO的CRH神经元在完整动物体内对急性应激袒露的反应 。响应性CRH NPO细胞的数目也随着应激强度的增添而增添，并且这些细胞还体现出Ca2+增添 。数据批注，CRH细胞运动受到严酷调控并凭证应激源强度而转变以确保HPA轴反应与威胁严重水平成比例 。随后的一项研究使用分子、成像和盘算手艺研究了种种NPO神经肽在应激行为反应中的作用 。与其他一些NPO肽能群体相比表达crh的神经元在对特定威胁的反应方面体现出专业化 。例如，许多表达crh的神经元纯粹对热、盐度或酸度做出反应，而不是对多种威胁做出反应 。虽然消融 crh 或 oxt 的表达神经元对威胁的行为反应没有影响，但两者的团结消融显着降低了对厌恶刺激的行为反应，这批注这些单独的神经元簇配相助用以增进应激诱导行为 。随后的实验批注，表达oxt和crh的NPO簇在很洪流平上是谷氨酸能的，除了投射到垂体外，还投射到脑干中一组特定的脊髓投射神经元，这对应激运动反应至关主要 。在很短的时间内视察到对厌恶性刺激的行为反应，这批注CRH NPO神经元在对种种应激源的快速运动反应中施展作用 。使用 CRISPR crhr1 敲除 (KO) 斑马鱼在体内研究了 CRH 系统 。crhr1 KO 仔鱼无法对急性应激源做出反应，即内源性皮质醇水平在应激袒露后并没有像在野生型中视察到的那样迅速增添 。在明暗运动试验中crhr1 KO仔鱼也体现出行为改变，通常在明暗期冻结，在漆黑期自由游泳 。在漆黑阶段crhr1 KO 仔鱼在 15 分钟和 60 分钟时间点与野生型相比体现出一些低活性 。在光照阶段，应激袒露诱导野生型仔鱼太过活跃，但在crhr1 KO仔鱼中未视察到这种情形 。然而，进一步的实验批注，应激诱导的多动症可能主要由皮质醇的下游效应而不是CRH自己介导 。对该模子的进一步研究可能展现CRH是否自力于皮质醇调理鱼类的其他应激诱导行为，正如在啮齿动物中视察到的那样 。
应激反应中CRH表达的调理：CRH的调理关于建设适当的应激反应至关主要 。斑马鱼实验批注，含有同源结构域的Otp加入应激反应时代crh的转录调理 。斑马鱼有两种 OTP 同源物，即 otpa 和 otpb 。 otpa null斑马鱼在急性应激源袒露后不会上调crh表达 。染色质免疫沉淀（ChIP）实验随后显示在袒露于应激源后Otp卵白被招募到斑马鱼crh启动子区域 。以类似的方法，Otp 在应激后也被招募到 a2bp1 基因的启动子区域 。已知 RBFOX1 可调理神经元 Pac1 的可变剪接，后者编码垂体腺苷酸环化酶激活肽的受体 。作者证实晰短 pac1 变体是应激后 crh 转录正常上调所必需的，而 pac1-hop (long) mRNA 同种型是应激后恢复阶段 crh 转录正常终止以及内源性皮质醇的初始和恢复阶段正常调理所必需的 。发明斑马鱼仔鱼pac1-hop（长）变体关于急性应激源的行为反应很是主要 。这些实验支持了pac1的选择性剪接关于应激诱导的crh转录、HPA轴和行为的调理是必需的 。除了在HPI轴调理的配景下判断似乎能急性调理crh表达的分子外，动物模子还可用于判断可能调理crh神经元发育的分子，而这些分子又可能影响其在HPA轴的功效 。啮齿动物的经典敲除研究已经确定了加入 CRH 神经元发育调理的多个加入者 。斑马鱼研究还发明了一些正在开发的新型crh潜在调理因子 。趋化因子样基因 sam2 (samdori 2) 的斑马鱼突变体在新型水箱和浅滩试验测试中体现出焦虑样行为，并且视前区的 crh 表达显着增添 。Sam2 KO小鼠也体现出焦虑和恐惧行为，在PVN中Sam2似乎调理CRH神经元上GABA能输入的频率 。
人类应激障碍的斑马鱼模子：CRH-DISC1毗连
形貌人类应激障碍的最佳斑马鱼模子之一是DISC1（精神破碎症1中的杂乱）斑马鱼 。DISC1编码一种多功效支架卵白，显示出大宗的卵白质-卵白质相互作用 。有证据批注DISC1是一系列精神疾病的危险因素，并在神经发育和神经信号通路中施展作用 。只管 DISC1 与更普遍人群中的精神疾病的相关性仍然保存争议，但 DISC1 突变体和转基因小鼠作为人类精神疾病模子具有外貌有用性从而使人们相识精神疾病的病理心理机制 。Disc1突变小鼠体现出普遍的行为和神经表型 。其中包括HPA轴缺陷，体现为应激反应的改变 。在携带可诱导突变人DISC1基因的转基因小鼠株中报道了HPA轴的反应性削弱 。在第二项研究中，报告了一种相反的表型：轻度隔离应激携带突变人DISC1基因的青少年转基因小鼠后发明血浆皮质酮水平升高 。这些显着相互矛盾的效果可能反应了使用差别应激模式、使用差别启动子的突变人DISC1表达谱或在HPA轴上运行的重大反响环的差别 。在胚胎斑马鱼中，在腹侧间脑（包括下丘脑结节）disc1表达显著 。表达disc1的细胞靠近表达crh的神经元，以及表达nr5a1a和pomca的神经元 。纯合disc1突变体改变了下丘脑结节中crh的表达，视前下丘脑中crh表达也改变 。disc1 突变的影响在生命早期是动态的：在胚胎期，在视前 NPO 区域视察到 crh 表达增添而 disc1 突变体仔鱼下丘脑中 crh 表达降低 。仔鱼阶段crh表达神经元的镌汰与突变仔鱼对急性应激袒露的缓慢行为和内渗透反应相关，这与先前形貌的HPA轴反应性削弱一致 。鉴于 crh 在应激调理中的主要作用以及 disc1 突变斑马鱼应激反应的改变，disc1 似乎 通过 crh 调理 HPA 轴 。disc1调理下丘脑crh神经元发育的机制尚不清晰 。别的，disc1突变体显示表达pomca和nr5a1a的神经元分解爆发改变 。到现在为止导致disc1突变体中crh表达神经元数目改变的机制尚不清晰 。迄今为止没有对斑马鱼rx3基因敲除后的rx3体现祖细胞举行谱系剖析也没有对crh体现神经元举行周全剖析 。disc1可通过作用于已知的crh调理因子之一，如otp、arnt2和sim1a、brn2或LIM同源框2（lhx2）或通过未知途径调理crh神经元的发育 。disc1 可以通过作用于已知的 crh 调理因子之一，如 otp、arnt2 和 sim1a、brn2 或 LIM 同源框 2 (lhx2) 或通过尚不清晰的途径来调理 crh 神经元的发育 。
Disc1对斑马鱼下丘脑发育的调理
未来展望：最近对斑马鱼的研究批注应激反应中CRH神经元的运动是重大的，受到严酷的调理，CRH 神经元运动的差别方面会随着威胁性刺激而转变 。使用体内钙成像等手艺丈量斑马鱼的神经元运动是梳理完整动物 CRH 神经元重大功效的有力工具 。在有或无应激源袒露的disc1突变鱼中举行钙成像，可以深入相识disc1是否在体内调理CRH神经元的运动 。在差别情形（例如早期生涯压力袒露）下饲养的动物的 CRH 神经元的钙成像可以展现发育怎样影响应激反应 。哺乳动物的单细胞 RNA 测序 (scRNAseq) 研究批注纵然在视前区域内也保存多个下丘脑 Crh 表达细胞亚群 。斑马鱼是一种具有较小的大脑的简朴模子生物，但具有高度的分子守旧性可用于研究这些小细胞群的发育和功效 。disc1 突变鱼 crh 表达细胞的 scRNAseq 可用于梳理由于 disc1 功效缺乏导致的 CRH 神经元特定的亚群差别以及判断毗连disc1与CRH神经元发育和功效的分子 。
原文出自：Zebrafish as a model to investigate the CRH axis and interactions with DISC1 - ScienceDirect
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