活动依赖性的突触后线粒体ROS信号驱动秀丽隐杆线虫的回避行为可塑性

活性氧（ROS）是参与神经元兴奋性功能的信号分子，其中线粒体 ROS（mitoROS）在代谢调控和应激反应中发挥关键作用。研究表明，神经元活动可通过氧化磷酸化上调 mitoROS 的产生，但 mitoROS 的急性升高是否以及如何影响突触可塑性仍不清楚。在本研究中，我们在线虫中建立了一种回避敏化范式，通过对伤害感受性 ASH 神经元进行光遗传激活和训练，使其经由下游 AVA 指令性中间神经元的激活诱发回避性倒退。利用该范式，我们表明，在光遗传训练后 4 小时，对光刺激产生倒退反应的概率增加，表明发生了行为敏化。这种回避敏化伴随着 ASH-AVA 突触处表面谷氨酸受体（GLR-1）水平的升高，而这一变化依赖于突触后 GLR-1 的表达和活跃的转录过程。有趣的是，我们发现光遗传训练后，胞体和神经环中的线粒体会产生 ROS。我们表明，这一线粒体 ROS（mitoROS）峰值依赖于光遗传训练期间突触后 GLR-1 和 MCU-1 的功能，并且是回避敏化所必需的。最后，我们证明，AVA 中由 mitoROS 介导的突触后信号传导足以诱导回避敏化。在 AVA 中对线粒体靶向的 Killer Red 进行突触后光激活，并经校准以产生训练期间观察到的 mitoROS 峰值，可在无需光遗传训练且不依赖 MCU-1 的情况下诱导回避敏化。我们的结果表明，活动依赖性的 mitoROS 信号能够指导突触增强，并直接调节神经回路功能和行为。

活性氧（ROS）是参与神经元兴奋性功能的信号分子，其中线粒体ROS（mitoROS）在线粒体代谢调控和应激反应中发挥关键作用。研究表明，神经元活动可通过氧化磷酸化上调mitoROS的产生，但急性升高的mitoROS是否以及如何影响突触可塑性仍不清楚。在此，我们在秀丽隐杆线虫中建立了一种回避敏化范式，通过对伤害感受性ASH神经元进行光遗传学兴奋和训练，使其经由下游AVA指令中间神经元的激活启动回避性反转。利用该范式，我们发现，光遗传训练后4小时，线虫对光刺激产生反转的概率升高，表明发生了行为敏化。这种回避敏化伴随着ASH-AVA突触处表面谷氨酸受体（GLR-1）水平的升高，而这一过程依赖于突触后GLR-1的表达和活跃转录。有趣的是，我们发现体细胞和神经环中的线粒体在光遗传训练后会产生ROS。我们进一步表明，这一线粒体ROS（mitoROS）峰值依赖于光遗传训练过程中突触后GLR-1和MCU-1的功能，并且是回避敏化所必需的。最后，我们证明AVA中由mitoROS介导的突触后信号足以诱导回避敏化。在AVA中对靶向线粒体的Killer Red进行突触后光激活，并将其校准为产生训练期间观察到的mitoROS峰值，能够在无需光遗传训练且不依赖MCU-1的情况下诱导回避敏化。我们的结果表明，活动依赖性的mitoROS信号能够指导突触增强，并直接调节神经回路功能和行为。

📄 原文链接：https://www.biorxiv.org/content/10.64898/2026.06.05.730457v1?rss=1

🏷️ 线粒体ROS 突触可塑性 秀丽隐杆线虫 回避行为敏化 谷氨酸受体GLR-1 光遗传学