好书推荐！《动物行为实验指南》电子版pdf，网盘发货
《动物行为实验指南》共674页，涵盖了常见的实验动物，如小鼠、大鼠和斑马鱼，详细描述了每一种行为测试的实验设计、测试设备、实验流程、评估指标、预期结果、常见问题及解决方法、数据分析、模型应用与局限性等各个方面。它通过快速引导，帮助研究人员高效地掌握实验的每个阶段，减少了查阅文献和寻找方法的时间，成为各类科研人员的重要参考资料。
《动物行为实验指南》共计收录了16种动物行为类型，包括焦虑抑郁、学习记忆、痛觉、运动、恐惧、社交、癫痫、操作、成瘾、视觉、痒觉、味觉、嗅觉、睡眠、斑马鱼行为以及常见动物模型等内容。每一类动物行为下，都详细介绍了多个经典的实验范式，涵盖了超过100种实验方法。
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重复给予氯胺酮以维持其快速抗抑郁效果，可能会随着时间推移产生副作用，凸显了临床上尚未满足的需求：即如何从单次给药中持续发挥该药物的抗抑郁作用。已有研究提出，氯胺酮诱导的CA3-CA1突触增强作用可能是其抗抑郁效应的关键突触机制。
基于此，2025年5月8日，范德比尔特大学药理学系Lisa M. Monteggia研究团队在Science杂志发表了“Enhanced ERK activity extends ketamine’s antidepressant effects by augmenting synaptic plasticity”，揭示了增强的ERK活性通过促进突触可塑性，延长氯胺酮的抗抑郁作用。
在本研究中，发现通过药物抑制双特异性磷酸酶6（DUSP6，一种负向调控ERK的磷酸酶）可以短暂增加细胞外信号调节激酶（ERK）的活性，从而增强氯胺酮诱导的CA3-CA1突触增强效应。DUSP6的抑制能够将急性氯胺酮治疗的类抗抑郁行为效应延长至两个月之久。而在兴奋性神经元中选择性敲除神经营养因子受体TrkB则消除了由DUSP6抑制所介导的突触及行为学效应。这些数据表明，通过选择性靶向下游细胞内信号通路可以延长氯胺酮快速抗抑郁作用的持续时间。
图一 通过BCI增强ERK活性可以增强海马CA1区的突触效能
作者给小鼠注射了氯胺酮并通过免疫印迹法检测ERK的磷酸化水平。结果发现，氯胺酮能够显著增加小鼠海马CA1区ERK的激活，这种效应在药物处理后6小时达到约50%的增幅。与单独使用氯胺酮相比，同时给予BCI和氯胺酮的小鼠表现出更高的ERK磷酸化水平，这表明BCI通过抑制DUSP6活性增强了氯胺酮诱导的ERK激活。进一步的研究显示，在兴奋性神经元中敲除TrkB可以消除这些由DUSP6抑制介导的突触和行为学效应，强调了选择性靶向下游细胞内信号通路的重要性。此外，作者还研究了增强ERK活性对氯胺酮诱导的分子和突触效应的影响。结果显示，在联合使用BCI和氯胺酮治疗的小鼠中，24小时后p-ERK水平仍显著升高并且这种联合治疗显著增强了氯胺酮诱导的突触效能，特别是在CA1区表现得最为明显。相比之下，其他指标如p-AKT、p-S6以及JNK1、JNK2和P38的水平在不同治疗组间未见显著变化。最后，通过场电位记录方法评估了突触前后成分的变化，结果表明增强的ERK活性主要导致了突触后的改变，并且可能直接影响神经递质的释放。总之，通过特异性抑制DUSP6来增强ERK活性，可以显著延长氯胺酮的抗抑郁效果。
图二 氯胺酮与BCI联合治疗能够增加海马CA1辐射层突触表面GluA1和GluA2蛋白水平以及突触数量
为了探究所观察到的突触增强效应是否源于突触后AMPA受体（AMPAR）表达的增加，研究人员在治疗后24小时检测了CA1区GluA1和GluA2亚基的表面表达水平。氯胺酮可在2小时内迅速增加突触表面AMPAR的表达，但在注射后24小时，只有在接受BCI与氯胺酮联合治疗的小鼠中，生物素标记实验检测到了GluA1和GluA2表面表达的显著增加。相比之下，雷帕霉素（一种mTOR通路抑制剂，已在部分患者中显示可延长氯胺酮的作用）虽然能够轻微增强海马中的ERK活性，但并未引起GluA1和GluA2表达的明显上升。目前尚不清楚这些由BCI引发的数据是反映了单个突触上AMPAR数量的增加，还是整个CA1区兴奋性突触总数的增加。为了解决这一问题，研究人员使用具有更高空间分辨率的dSTORM进行超分辨成像，以定量分析CA1辐射层区域（即场电位记录的同一脑区）中突触的绝对数量以及单个突触内AMPAR的单分子聚集动态。通过不透膜免疫染色方法，并利用靶向GluA1和GluA2胞外表位的抗体，研究发现大多数检测到的亚单位（70%至90%）与突触标志物（Bassoon或Homer1）共定位，这很可能代表了具有功能性且表达于突触表面的AMPARs。进一步分析各GluA1或GluA2簇的单分子定位动态发现，在BCI与氯胺酮联合治疗后24小时，GluA1/2簇的整体体积显著增加，并且每个GluA1/2簇中的粒子数量也显著增多，表明在单个突触水平上，GluA1和GluA2亚单位的表面表达确实得到了增强。已有研究表明，氯胺酮诱导的树突棘形成有助于维持其持续的抗抑郁作用（通常在24小时后测量）。为了评估增强的ERK活性是否也能通过促进突触生成来延长氯胺酮的作用，研究人员在CA1辐射层中使用Bassoon（突触前标记）和Homer1（突触后标记）对兴奋性突触数量进行了定量分析（两者约有60%共定位）。dSTORM成像结果显示，在接受BCI与氯胺酮联合治疗的小鼠中，Bassoon和Homer1簇的数量（独立评估）均显著增加，而簇的体积及每簇中的粒子数量则未发生变化。此外，GluA1和GluA2表面簇的数量也随着联合治疗而增加。这些结果表明，增强ERK活性不仅增强了突触后AMPAR的表达，还促进了突触的生成，从而可能延长氯胺酮的抗抑郁效果。
图三 BCI通过延长氯胺酮的抗抑郁效果，在慢性应激模型中展现了其潜力
作者研究了BCI增强的ERK活性是否能够延长氯胺酮在慢性皮质酮（CORT）诱导的小鼠应激模型中的行为学效应。小鼠连续3周饮用含CORT的水后，再恢复正常饮水4周，此模型能模拟长期慢性应激引起的行为变化。在停止CORT处理4周后，通过糖水偏好测试评估发现，暴露于CORT的小鼠显示出蔗糖偏好的显著降低，表明存在快感缺乏症状。为了确定增强ERK活性是否可以延长氯胺酮的效果，在3周CORT处理结束时，对表现出快感缺乏的小鼠进行急性注射生理盐水、氯胺酮、BCI或氯胺酮联合BCI治疗。4周后使用糖水偏好测试、强迫游泳测试和新奇抑制摄食试验评估效果。结果显示，单独给予生理盐水、氯胺酮或BCI的小鼠仍显示较低的蔗糖偏好，而接受氯胺酮与BCI联合治疗的小鼠则表现出蔗糖偏好的显著增加，达到接近未受应激对照组的水平。此外，在强迫游泳测试中，联合治疗组比单独使用氯胺酮的小鼠表现出更短的不动时间；新奇抑制摄食试验也显示只有接受联合治疗的CORT小鼠表现出缩短的摄食潜伏期，并且所有接受联合治疗的小鼠在5分钟内都开始进食，而其他组不到50%的小鼠能做到这一点，这表明并非由于食欲改变所致。旷场实验和运动活动测试显示大多数时间点上各组之间的运动活性无显著差异。综上所述，BCI通过增强氯胺酮诱导的ERK活性，在慢性应激模型中显著延长了其抗抑郁行为效应，而不伴随明显的副作用。
图四 CA1神经元中的TrkB对于BCI介导的氯胺酮突触增强效应及其抗抑郁作用的增强是必不可少的
研究表明，氯胺酮诱导的突触增强及其快速抗抑郁行为反应依赖于BDNF-TrkB信号通路。ERK是TrkB激活后在海马体中发挥功能的关键下游信号分子，并且对氯胺酮的抗抑郁作用至关重要。预先使用SL327（可阻断氯胺酮诱导的ERK活性）能够阻止氯胺酮在治疗后24小时的持续效应，但不影响其在2小时时的急性作用。此外，SL327还消除了氯胺酮在CA1区诱导的元可塑性，表明ERK对于突触可塑性的长期维持和氯胺酮的持续作用是必需的。相反地，作者发现BCI通过抑制DUSP6增强了氯胺酮诱导的ERK激活、CA1区突触增强以及类抗抑郁行为效应。为了验证这些生理和行为效应是否依赖于TrkB-ERK信号通路，而不是DUSP6抑制所引发的与TrkB无关的非特异性分子事件，作者使用了CamKII-Cre93小鼠与TrkBflox/flox小鼠杂交获得的在前脑兴奋性神经元中条件性敲除TrkB的小鼠（TrkB-cKO）。随后，作者将这些小鼠分为不同组别，分别接受BCI+生理盐水或BCI+氯胺酮治疗，并与同窝对照小鼠比较蛋白表达变化、治疗后24小时的场电位记录以及4周后的行为反应。结果显示，在野生型对照小鼠中，BCI与氯胺酮联合治疗显著增加了CA1区的p-ERK水平，而在TrkB-cKO小鼠中则没有这种增加。此外，来自TrkB-cKO小鼠的海马脑片在任何处理条件下均未表现出氯胺酮诱导的CA1突触增强，而对照组小鼠在接受BCI与氯胺酮联合治疗后突触增强效应进一步增强。与对照组相比，接受联合治疗的TrkB-cKO小鼠突触后反应减弱。同时，在TrkB-cKO小鼠中，BCI与氯胺酮联合治疗未能提升GluA1和GluA2在CA1区的表面表达，也无法在4周后引起类似对照组的抗抑郁行为改善。TrkB在CA1突触的突触后定位对启动氯胺酮的抗抑郁作用至关重要，作者进一步探讨了CA1神经元中的TrkB信号是否对增强ERK活性后延长的抗抑郁效果也是必需的。为此，作者将表达GFP-Cre或GFP的腺相关病毒注射到TrkBflox/flox小鼠的CA1锥体细胞层，以实现仅在CA1神经元中选择性敲除TrkB。免疫印迹结果显示，在注射GFP-Cre的CA1区域中，全长TrkB蛋白显著减少。手术三周后，作者给予小鼠生理盐水+BCI或氯胺酮+BCI治疗，并在四周后进行行为学测试。强迫游泳测试显示，在注射GFP的对照组小鼠中，BCI与氯胺酮联合治疗能显著延长抗抑郁样效应；而在CA1区TrkB被特异性敲除的小鼠中，这种延长效应完全消失。为排除TrkB敲除可能引起的焦虑或运动异常，作者进行了旷场实验和运动活动测试，结果显示各组之间在焦虑样行为或运动活性方面无明显差异。这些结果表明，CA1神经元中的TrkB信号对于BCI增强氯胺酮突触效应和延长其抗抑郁行为效果是必不可少的，进一步支持了靶向TrkB及其下游ERK通路在开发长效抗抑郁策略中的核心地位。
在这项研究中识别并利用了一个关键的分子信号通路来显著延长抗抑郁效果。研究发现，在临床前动物模型中，增加ERK活性可以使单次剂量氯胺酮的抗抑郁作用持续数周。通过调节下游分子靶点维持氯胺酮的抗抑郁效果，为那些对抗抑郁治疗抵抗的患者提供了一种新的、有吸引力的治疗方法，避免了重复给予氯胺酮的需求。这些结果表明，通过特定机制增强ERK活性不仅能够促进突触效能，还能有效延长氯胺酮的抗抑郁。
10.1126/science.abb6748