海馬、杏仁核 HPA軸 PTSD的相關(guān)性

海馬、杏仁核

HPA軸

PTSD

的相關(guān)性92期（七年制）2班067215陳淑媛應(yīng)激(stress)

指機體在受到內(nèi)外環(huán)境因素及社會、心理因素刺激時所出現(xiàn)的非特異性全身性適應(yīng)反應(yīng)，也稱應(yīng)激反應(yīng)（stressresponse）。應(yīng)激反應(yīng)的主要特征是下丘腦-垂體-腎上腺皮質(zhì)(Hypothalamic—pituitary—adrenal，

HPA)軸激活。HPA軸激活的中樞控制十分復(fù)雜。海馬參與整合感知的信息、解釋環(huán)境信息的意義及定調(diào)行為反應(yīng)和神經(jīng)內(nèi)分泌反應(yīng)。杏仁核是應(yīng)激性行為反應(yīng)以及自主神經(jīng)和神經(jīng)內(nèi)分泌反應(yīng)的執(zhí)行部位。下丘腦室旁核則有直接激活HPA軸的作用。負反饋機制、下丘腦局部回路和細胞因子也可能參與了調(diào)節(jié)HPA軸活動。海馬——應(yīng)激反應(yīng)的整合部位

海馬位于顳葉內(nèi)，是由異皮質(zhì)（allocortex）構(gòu)成的腦回。海馬的結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，功能也十分復(fù)雜。海馬的記憶功能和皮質(zhì)類固醇受體的特殊分布型式是它參與應(yīng)激反應(yīng)的物質(zhì)基礎(chǔ)。(一)海馬參與認知性應(yīng)激原的評估現(xiàn)有很多證據(jù)表明，海馬參與了學(xué)習(xí)和記憶。

(二)海馬對HPA軸活動的抑制性效應(yīng)

(三)海馬皮質(zhì)類固醇受體對HPA軸活動的調(diào)節(jié)作用海馬既有豐富的MR，也有豐富的GR；這種受體的雙重分布使海馬更具有易適應(yīng)性。在一天中，處于休息狀態(tài)時，MR的激活主要是維持興奮性，保持穩(wěn)定的興奮傳入到CA1區(qū)，并使海馬有一定的興奮輸出；相反，GR的激活，如在急性應(yīng)激反應(yīng)時，通常是抑制CA1區(qū)的輸出。皮質(zhì)酮通過作用于下丘腦CRH神經(jīng)元的GR阻滯應(yīng)激誘導(dǎo)的HPA軸激活和調(diào)節(jié)到下丘腦CRH神經(jīng)元的興奮性和抑制性輸入。

杏仁核——應(yīng)激反應(yīng)的執(zhí)行部位杏仁核是邊緣系統(tǒng)的一部分，它位于顳葉內(nèi)，在顳葉皮質(zhì)、海馬、紋狀體、下丘腦和側(cè)腦室的中間。研究表明，杏仁核既不是一個結(jié)構(gòu)單元，也不是一個功能單元。它由不同的神經(jīng)細胞群組成，這些細胞群有不同的來源，也有不同的功能。杏仁中央核（CEA）和杏仁內(nèi)側(cè)核（MEA）由紋狀體衍化而成，為自主神經(jīng)運動區(qū)。杏仁皮質(zhì)核（COA）和外側(cè)嗅束核（NLOT）來源于嗅皮質(zhì)，屬于嗅系統(tǒng)。基底復(fù)合體，包括外側(cè)核（LA）、內(nèi)側(cè)基底核（BMA）和后核（DA）由帶狀核分化而成，屬額顳皮質(zhì)系統(tǒng)［4］。Alheid和Heimer（1988）提出，終紋床核（BST）和無名質(zhì)（SI）為杏仁核的延伸部；因為它們與杏仁核有類似的下行投射，還有證據(jù)表明它們由蒼白嵴發(fā)育而成。上述表明，杏仁核處于一個重要的解剖部位，也具有復(fù)雜的結(jié)構(gòu)和功能。

很多證據(jù)表明，杏仁核參與介導(dǎo)應(yīng)激性神經(jīng)內(nèi)分泌的激活［5～7］。早期在非靈長類動物的研究證實了Mason（1959）的開拓性研究：電刺激杏仁核激活HPA軸的活動。最近有很多研究結(jié)果表明，杏仁核參與了HPA軸應(yīng)激反應(yīng)的激活。損害大鼠杏仁核減少骨折引起的ACTH和皮質(zhì)醇分泌，也減少腎上腺切除后的ACTH分泌(Allen等．1974，Davis．1992)。設(shè)計更精細的動物研究表明，主要是CEA、MEA和COA參與激活HPA軸的應(yīng)激反應(yīng)(Dunn等．1986)。刺激大鼠的CEA、MEA或COA引起皮質(zhì)酮分泌，這與應(yīng)激的興奮作用一致。限制活動或強迫游泳誘導(dǎo)這些細胞群大量表達c-fos（Cullinan等．1995）。損害CEA使限制活動和恐懼性條件刺激引起的ACTH或皮質(zhì)酮分泌減少（VandeKar等．1991）。切除MEA或COA阻斷HPA軸對光和聲刺激的反應(yīng)（Feldman等．1994）。最近，Goldstein等［8］的研究進一步證實了杏仁核對HPA軸應(yīng)激反應(yīng)的效應(yīng)；并指出，這也同CEA與控制腎上腺皮質(zhì)分泌的遠側(cè)結(jié)構(gòu)之間存在的神經(jīng)解剖聯(lián)系一致。他們的研究結(jié)果還表明，杏仁核對前額葉內(nèi)側(cè)皮質(zhì)的單胺（DA和5-HT）系統(tǒng)有激活作用?，F(xiàn)在尚無證據(jù)證明CEA有纖維直接分布到PVN，也許它們是通過下丘腦局部回路調(diào)節(jié)PVN的活動，但也有可能杏仁核分泌的CRH直接作用于HPA軸。研究表明，整個杏仁核有散在性CRH神經(jīng)元分布，尤以CEA的密度最高。杏仁核的CRH纖維大部分發(fā)自CEA，并投射到BST、中腦中央灰質(zhì)、旁臂核、三叉神經(jīng)中腦核、藍斑、迷走神經(jīng)背核和孤束核。起源于COA的CRH纖維還投射到下丘腦腹內(nèi)側(cè)。此外，杏仁核還有高濃度的CRH、CRH結(jié)合蛋白、CRH受體和皮質(zhì)類固醇受體［10］。這表明，杏仁核有可能合成和分泌CRH，并直接激活HPA軸，也有能力接受CRH和皮質(zhì)類固醇的反饋調(diào)節(jié)。應(yīng)激時的基本效應(yīng)

（1）中樞效應(yīng)：釋放中樞介質(zhì)——CRH、ACTH

CRH的功能：①是刺激ACTH的分泌進而增加GC（糖皮質(zhì)激素）的分泌，它是HPA軸激活的關(guān)鍵環(huán)節(jié)；②調(diào)控應(yīng)激時的情緒行為反應(yīng)；③是內(nèi)啡肽釋放的促激素。

（2）外周效應(yīng)：糖皮質(zhì)激素分泌增多

有利方面：⒈升高血糖；⒉維持循環(huán)系統(tǒng)對兒茶酚胺的反應(yīng)性；⒊抗炎抗過敏。不利方面：⒈降低免疫功能；⒉出現(xiàn)精神行為異常；⒊生長發(fā)育遲緩；⒋抑制性腺軸糖皮質(zhì)激素分泌增多的意義：

PTSD最先由美國精神病協(xié)會于1980年在DSMIII進行首次定義。DSMIV（AmercianPsychiatricAssociation,1994）的定義是：經(jīng)歷過嚴(yán)重的創(chuàng)傷事件并具有以下的特征性癥狀持續(xù)1個月以上者：（1）重新體驗創(chuàng)傷事件（包括夢境中重現(xiàn)全部或部分）。（2）回避與事件有關(guān)的任何刺激并出現(xiàn)廣泛的麻木反應(yīng)（表現(xiàn)為感覺麻木，情緒麻痹）。（3）多種形式的情緒性及生理性喚起（各種形式的睡眠障礙最常見，也表現(xiàn)為作業(yè)困難，易激惹及緊張；災(zāi)難性事件的滯后和或延長反應(yīng)導(dǎo)致穩(wěn)態(tài)失衡和心身障礙）。[1]常見于殘酷的戰(zhàn)爭、災(zāi)難事故、暴力傷害的身受或目擊著；表現(xiàn)的癥狀為反復(fù)出現(xiàn)創(chuàng)傷體驗，持續(xù)地警覺性增高或回避，也可表現(xiàn)為普遍性的反應(yīng)麻木。精神創(chuàng)傷性應(yīng)激障礙

（psychotraumaticstressdisorder，PTSD）PTSD的特點：

①長時間不能從創(chuàng)傷中恢復(fù)。②部分混亂的感官印象和凌亂片段的回憶，表現(xiàn)為反復(fù)“閃回”。③分離（dissociation）癥狀以及軀體化。很明顯這些現(xiàn)象是因為中樞神經(jīng)系統(tǒng)對應(yīng)激信息的記憶過程出現(xiàn)了障礙，使條件化的恐懼反應(yīng)難于抑制或過分抑制所致。研究表明,PTSD中長時程留存的恐懼性記憶、高喚醒等癥狀與大腦杏仁核、內(nèi)側(cè)前額葉皮層和海馬三個腦區(qū)及HPA軸負反饋功能減弱密切相關(guān)[1]。其中杏仁核活動增強是條件性恐懼記憶獲得、保持和表達的關(guān)鍵神經(jīng)基礎(chǔ)。內(nèi)側(cè)前額葉皮層對杏仁核的去抑制及海馬向杏仁核傳遞的威脅性環(huán)境信息,促進創(chuàng)傷后應(yīng)激障礙癥狀的出現(xiàn)。

PTSD相關(guān)腦結(jié)構(gòu)

對人和動物的研究表明杏仁核、海馬與內(nèi)側(cè)前額葉皮層(medialprefrontalcortex,mPFC)在PTSD相關(guān)癥狀中具有重要作用,如社會挫敗應(yīng)激能夠?qū)е耺PFC、外側(cè)杏仁核(LA)/基底外側(cè)杏仁核(BLA)/中央杏仁核(CeA)、中腦腹側(cè)被蓋區(qū)(VTA)的Fos陽性神經(jīng)元表達的增加。杏仁核可能是影響PTSD癥狀的關(guān)鍵核團,在條件性恐懼的獲得、表達和消退中具有關(guān)鍵作用。人類腦成像研究表明PTSD患者的杏仁核活動增強,其中LA與BLA主要司感覺信息的輸入和處理,而CeA主要司恐懼行為的表達。BLA在PTSD癥狀中的作用更受關(guān)注,有研究者認為BLA體積較小的小鼠應(yīng)激后會表現(xiàn)出較強的恐懼反應(yīng),HPA軸對地塞米松的抑制反應(yīng)也更強。最新研究認為海馬-杏仁核(特別是BLA)間神經(jīng)聯(lián)系的突觸效能的長時程增強(long-termpotentiation,LTP)可能是應(yīng)激導(dǎo)致焦慮的神經(jīng)基礎(chǔ),也是條件性恐懼的神經(jīng)基礎(chǔ)。長期束縛應(yīng)激(chronicimmobilizationstress,CIS)(2h/天,共10天)導(dǎo)致大鼠海馬CA3區(qū)神經(jīng)元樹突萎縮,BLA神經(jīng)元樹突棘增加,動物焦慮水平提高,在高架十字迷宮(elevatedplusmaze,EPM)開放臂中的探索和冒險行為減少。直接損毀或失活海馬也能夠破壞條件性恐懼的獲得與鞏固過程。這可能是因為在條件性恐懼的獲得與鞏固階段,海馬為BLA提供環(huán)境信息,如果在此階段損毀海馬則破壞條件性恐懼的獲得與鞏固;但是在長期或高強度的應(yīng)激后,海馬向BLA傳遞的信息已經(jīng)得到鞏固,即使海馬功能發(fā)生改變,恐懼記憶依然能夠得以保持。內(nèi)側(cè)前額葉皮層（mPFC）與杏仁核有直接的突觸聯(lián)系,通過GABA能神經(jīng)元抑制杏仁核的活動。mPFC能夠儲存有關(guān)過去經(jīng)歷的記憶,是對應(yīng)激信息認知的關(guān)鍵區(qū)域。已有應(yīng)激經(jīng)歷能夠改變mPFC的活動,從而改變對杏仁核的抑制能力,導(dǎo)致個體對PTSD的易感性發(fā)生變化。杏仁核、海馬、mPFC共同構(gòu)成了PTSD癥狀神經(jīng)環(huán)路的關(guān)鍵部分,三者之間的交互作用可能是PTSD發(fā)生及保持的神經(jīng)基礎(chǔ)。PTSD海馬形態(tài)學(xué)改變1、PTSD的海馬體積的變化：大量的研究證實，PTSD可導(dǎo)致海馬的損害。利用磁共振成像（MRI）對PTSD患者的研究發(fā)現(xiàn)：經(jīng)歷不同類型創(chuàng)傷（尤其是童年期有軀體和/或性虐待）的成人PTSD患者，左側(cè)海馬縮?。?,4］；戰(zhàn)后PTSD的退伍軍人右側(cè)海馬體積較對照組縮?。?］；也有的研究發(fā)現(xiàn)，戰(zhàn)后PTSD患者和非PTSD者相比，PTSD患者雙側(cè)海馬體積縮?。?,7］。而Kitayama等［8］總結(jié)分析認為，大多數(shù)PTSD患者的海馬都有損害，體積縮小，且縮小程度與PTSD的嚴(yán)重程度呈正相關(guān)。Gilbertson等[9]對具有相同遺傳背景和不同創(chuàng)傷性經(jīng)歷的同卵雙生子的研究，進一步證實了以上的觀點。于是有研究者甚至提出，海馬萎縮是否可能為PTSD的一個特異性診斷指標(biāo)。2、PTSD海馬神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)的變化：

海馬體積縮小、功能降低必然有神經(jīng)元形態(tài)的改變和神經(jīng)元大量丟失，這在PTSD的相關(guān)研究中得到了證實。近幾年，對不同強度與類型的創(chuàng)傷應(yīng)激模型的研究發(fā)現(xiàn)［11-15］，嚴(yán)重創(chuàng)傷應(yīng)激后，成年腦神經(jīng)再生能力下降，應(yīng)激應(yīng)答的敏感區(qū)（如皮質(zhì)邊緣區(qū)，特別是下丘腦、海馬、杏仁核等處）短期內(nèi)神經(jīng)可塑性也發(fā)生了改變，表現(xiàn)為：神經(jīng)纖維髓鞘脫失、微循環(huán)障礙等。

海馬的神經(jīng)元超微結(jié)構(gòu)變化主要包括以下幾方面:神經(jīng)細胞的變性：海馬CA3區(qū)的錐體細胞固縮、細胞形態(tài)不規(guī)則，細胞間隙增大，排列疏松不齊，有的細胞尼氏體消失，細胞數(shù)量明顯減少。嚴(yán)重的長期慢性應(yīng)激也可累及CA1區(qū)錐體細胞。細胞萎縮、軸突末梢結(jié)構(gòu)改變：海馬CA1、CA3區(qū)錐體細胞頂樹突萎縮，表現(xiàn)為明顯的頂樹突分枝數(shù)目減少、總長度減少；齒狀回顆粒細胞苔蘚纖維末梢內(nèi)突觸囊泡重排、囊泡成群聚集于激活的突觸帶附近，線粒體數(shù)目增多，引起突觸囊泡的耗損，苔狀纖維受損。細胞再生減少：海馬結(jié)構(gòu)中的齒狀回是成年后具有再生能力的少數(shù)腦區(qū)之一，在慢性應(yīng)激或暴露于高水平的糖皮質(zhì)激素時，其再生能力下降。應(yīng)激時海馬GRmRNA的變化研究結(jié)果表明，束縛應(yīng)激可引起哮喘大鼠海馬神經(jīng)元受損，使CA3區(qū)GRmRNA表達減少，對HPA軸的抑制作用減弱；以往研究認為，慢性應(yīng)激可使海馬CA3區(qū)GRmRNA表達下降，這種變化在應(yīng)激后第7d出現(xiàn)，且持續(xù)到實驗整個過程。也有研究發(fā)現(xiàn)，慢性社會應(yīng)激或束縛應(yīng)激能不同程度地下調(diào)海馬CA3區(qū)GRmRNA表達，而長期給予外源性皮質(zhì)類固醇也同樣可引起海馬CA3區(qū)GRmRNA表達下調(diào)[9]，GR受體拮抗劑RU486則可使基礎(chǔ)水平的GRmRNA在海馬CA3區(qū)表達增加，說明GR的生物合成增加。而紅藻酸則使GRmRNA在海馬CA3區(qū)的表達消失[10]。海馬GRmRNA表達下調(diào)表明糖皮質(zhì)激素的負反饋抑制作用減弱，抗抑郁藥治療后能明顯增加海馬GRmRNA和MRmRNA的表達，并能阻止應(yīng)激誘導(dǎo)的CA3區(qū)GRmRNA的表達下調(diào)，這種作用主要是通過提高糖皮質(zhì)激素對下丘腦室旁核CRH神經(jīng)元分泌的反饋抑制來實現(xiàn)的，說明海馬GRmRNA的表達在調(diào)節(jié)下丘腦室旁核CRH的合成和分泌中起著重要作用。PTSD海馬變化的機制關(guān)于PTSD的發(fā)生機制還不完全清楚，目前已知道許多因素參與和促進了PTSD發(fā)生。一般認為應(yīng)激通過激活HPA軸引起糖皮質(zhì)激素水平增高。下丘腦分泌促腎上腺皮質(zhì)激素釋放激素（CRH），調(diào)節(jié)腺垂體分泌促腎上腺皮質(zhì)激素（ACTH），ACTH促進腎上腺皮質(zhì)激素的合成與釋放。GC的增加又通過作用于下丘腦、垂體和海馬的糖皮質(zhì)激素受體發(fā)揮負反饋效應(yīng)。海馬是應(yīng)激反應(yīng)的整合部位，富含各種信使受體，尤其是糖皮質(zhì)激素受體（GR），在海馬是GR含量最高的部位。因此，對應(yīng)激反應(yīng)敏感而易損。研究表明，海馬既參與HPA軸應(yīng)激反應(yīng)，又可通過負反饋調(diào)節(jié)促進應(yīng)激狀態(tài)下亢進的HPA軸活動恢復(fù)到生理水平。PTSD時HPA軸持續(xù)興奮，造成高GC血癥，海馬受到高濃度GC的攻擊而損傷，神經(jīng)元功能和形態(tài)結(jié)構(gòu)損害，損傷負反饋機制，導(dǎo)致HPA軸活動持續(xù)亢進，GC進一步增高，又加重海馬損害，如此形成惡性循環(huán)。海馬損害可導(dǎo)致認知和學(xué)習(xí)記憶缺陷。PTSD時，CRH激活藍斑-隔-海馬NE能通路[18]。NE能神經(jīng)系統(tǒng)對HPA軸的功能起著不可缺少的作用。研究認為，在海馬內(nèi)去甲腎上腺素能神經(jīng)元參與調(diào)節(jié)應(yīng)激狀態(tài)下糖皮質(zhì)激素分泌效應(yīng)，NE主要通過與海馬內(nèi)β受體結(jié)合調(diào)節(jié)HPA軸的功能，進而升高血漿GC濃度。海馬的錐體細胞和齒狀回的顆粒細胞都以谷氨酸作為興奮性遞質(zhì)。谷氨酸釋放，激活N-甲基-D-天冬氨酸(NMDA)受體，使長時程突觸增強(long-termpotentiation，LTP)得以產(chǎn)生和維持，從而參與創(chuàng)傷記憶在海馬的形成和再鞏固。應(yīng)激時,GC、NE能神經(jīng)遞質(zhì)的大量釋放促進了海馬中的Glu超常釋放，使突觸后膜上的NMDA受體增敏。通過NMDA受體介導(dǎo)的興奮性突觸后電流（EPSCs），導(dǎo)致NMDA受體依賴性LTP過程持續(xù)增加，突觸傳遞效能長時間增強，形成了病理性的LTP。這一方面可能導(dǎo)致了PTSD創(chuàng)傷性記憶形成和鞏固，另一方面可能造成了以后的信息傳遞障礙，形成學(xué)習(xí)記憶缺陷。而NMDA受體又參與激活HPA軸，進一步促進GC的釋放。因此認為，海馬區(qū)域的NMDA受體活化對于動物應(yīng)激后產(chǎn)生回避行為的記憶形成是必須的［22］。應(yīng)激時海馬區(qū)NMDA受體的活性改變是PTSD行為障礙發(fā)生的重要中介因素［23］。

海馬神經(jīng)元喪失機制

海馬是學(xué)習(xí)記憶的重要腦區(qū)，也是調(diào)節(jié)應(yīng)激反應(yīng)并受應(yīng)激影響的最重要的腦部結(jié)構(gòu)之一。神經(jīng)內(nèi)分泌研究發(fā)現(xiàn)，腦神經(jīng)細胞中含有高密度的皮質(zhì)類固醇激素受體，分為I型和II型。I型對皮質(zhì)酮有高親和力，為鹽皮質(zhì)激素受體(mineralocorticoidreceptor，MR)，II型受體對皮質(zhì)酮親和力低，為糖皮質(zhì)激素受體(glucocorticoidreceptor，GR)。在海馬中皮質(zhì)類固醇激素受體的密度遠遠高于其它腦區(qū)，因此在應(yīng)激過程中海馬是糖皮質(zhì)激素攻擊的主要靶區(qū)。由于海馬參與HPA的負反饋調(diào)節(jié)，故其功能減弱，使GC分泌增多。GC濃度越高，海馬神經(jīng)元的喪失越多；海馬神經(jīng)元的喪失越多，血漿GC濃度越高，直至出現(xiàn)失控的正反饋循環(huán)。

目前研究認為海馬神經(jīng)元喪失的分子生物學(xué)機制可能在以下兩方面：

①長時程突觸增強(long-termpotentiation，LTP)與Ca2+失衡。近年來，大量實驗提示Ca2+失衡在海馬神經(jīng)元喪失中具有重要作用。研究表明，正常的記憶印痕形成和學(xué)習(xí)與長時程突觸增強(LTP)有關(guān)。在海馬的傳人纖維及海馬的內(nèi)部環(huán)路主要形成3個興奮性突觸連接系統(tǒng)：來自眶回的前穿質(zhì)(perforantpath，PP)一海馬齒狀回的CA4顆粒細胞；顆粒細胞發(fā)出的苔狀纖維(mossytTber)---~CA3錐體細胞；CA3錐體細胞發(fā)出的Schaffer側(cè)支一CA1錐體細胞。研究發(fā)現(xiàn)；在CA4，CA1和CA3神經(jīng)原附近記錄到按刺激強度分級的誘發(fā)電位，形成LTP。誘導(dǎo)LTP的兩個主要因素是強直刺激的頻率和強度，一定強度的刺激可提高單個刺激引起的EPSP的幅度，而一定頻率的刺激可使EPSP產(chǎn)生疊加效應(yīng)，結(jié)果使突觸后膜的去極化達到一定程度，使位于NMDA受體通道內(nèi)阻止Ca2+內(nèi)流的Mg“移開，這樣,當(dāng)遞質(zhì)與NMDA受體結(jié)合后，通道打開，Ca2+內(nèi)流，胞內(nèi)Ca2+濃度升高，繼后觸發(fā)一系列生化反應(yīng)，改變膜的性質(zhì)，導(dǎo)致LTP產(chǎn)生。Ca2+在LTP誘導(dǎo)過程中起著重要作用，在低Ca2+溶液中不能誘導(dǎo)產(chǎn)生LTP效應(yīng)，高濃度的Ca2+可直接誘導(dǎo)LTP及增強誘導(dǎo)的效果。但是過高的Ca2+濃度會造成海馬的損傷。分子生物學(xué)的動物實驗顯示：閾下刺激組實驗動物電刺激停止后72h內(nèi)