焦虑(anxiety)是个体面对环境或意识中潜在的威胁和挑战时所产生的一种心境状态,其具体表现及严重程度与个体的遗传背景和所处的环境密切相关。处于焦虑心境的个体常有过度恐惧和忧虑的心理活动表现,并且在认知、行为和生理上都会有一定程度的异常。当前,伴随着社会的急剧发展,个体面临的挑战和压力越来越大,这构成了焦虑心境产生的重要环境因素。长期处于焦虑状态会严重影响个体的身心健康,甚至引发诸如焦虑障碍和抑郁症等精神疾病。焦虑样行为检测是评价个体的焦虑心境易感性的一种方法,对研究焦虑心境的产生机制和发展过程有重要作用,因而广泛应用于动物实验的研究中。小G蛋白Rap1作为细胞内重要的分子开关蛋白,广泛表达于各类细胞中。它能够接受多种胞外信号,并将这些信号传递给下游相关蛋白,最终影响基因的表达或细胞的其他代谢活动。其已被证明在细胞的增殖、分化、存活、粘附、迁移等活动中发挥重要作用。较近的研究发现,在神经元中,Rap1还会参与调节突触的结构和功能可塑性,影响个体的记忆、认知和情绪表达等精神活动,进而影响个体的行为表达。已有相当的实验证据表明,前脑的Rap1会参与小鼠的恐惧学习和表达,但是,其是否参与焦虑心境的形成和发展则并不清楚。在本研究中,我们以前脑限制性敲除rap1基因的工程小鼠(knock-out,KO小鼠)和野生型小鼠(wild-type,WT小鼠)为实验动物,利用行为学分析、蛋白免疫印迹和全细胞膜片钳技术,研究了Rap1在焦虑发生中的潜在作用及相关分子机制。初步的结果显示,前脑rap1 KO小鼠的焦虑样行为水平显著低于WT小鼠。鉴于海马中的离子型谷氨酸受体,包括AMPA受体和NMDA受体,在焦虑及相关障碍发生中的重要作用,我们随后检测了AMPA受体的GluR1和GluR2亚基以及NMDA受体的NR1和NR2A亚基在WT和KO小鼠海马中的表达情况。结果发现,KO小鼠海马区细胞总蛋白中AMPA受体和NMDA受体各亚基的表达量与WT小鼠相比没有明显差异,然而膜蛋白中的AMPA受体和NMDA受体各亚基的含量均显著高于WT小鼠。考虑到AMPA受体在介导神经元微小兴奋性突触后电流(miniature excitatory postsynaptic current,mEPSC)中起的重要作用,我们记录了海马CA1区神经元的mEPSC,发现KO小鼠海马CA1区神经元的mEPSC的幅度的均值显著高于WT小鼠,且其累计分布图也发生了明显右移。为了进一步探索焦虑样行为是否与Rap1蛋白有关,我们建立了慢性束缚应激(chronic restraint stress,CRS)诱导的小鼠焦虑行为模型。实验结果显示,CRS可以显著增强小鼠的焦虑样行为,且可激活小鼠海马中的Rap1蛋白而不影响其表达。此外,相较于对照组,CRS组小鼠海马组织中的AMPA受体和NMDA受体各亚基的总蛋白量和在膜表面的含量均显著下降,并且,mEPSC的幅度也显著降低。综上,我们的结果提示海马区Rap1的激活可能通过降低离子型谷氨酸受体亚基的表达和膜转运活动,进而影响神经元的电生理特性,最终导致小鼠产生焦虑样行为。这为理解焦虑本身和开发相关的治疗策略提供了一定的理论支持。