ErbB4對小鼠前腦GABA能環(huán)路發(fā)育和功能的調(diào)控機(jī)制.pdf

1、ErbB4(上皮生長因子受體4，epidermal growth factor receptor4，又作EGFR4)是神經(jīng)調(diào)節(jié)素neuregulin1(NRG1)的受體，同時是精神分裂癥的易感基因。NRG1/ErbB4信號通路參與了一系列與神經(jīng)發(fā)育相關(guān)的活動，如突觸形成，軸突導(dǎo)向及髓鞘化等。近年來有研究表明ErbB4主要表達(dá)在γ-氨基丁酸（GABA）能神經(jīng)元，尤其是小清蛋白(parvalbumin，PV)陽性的fast-spiking(

2、FS)神經(jīng)元中。目前已知在前額葉皮層中，PV神經(jīng)元在GABA能神經(jīng)元中占了40％-50％左右。PV神經(jīng)元依據(jù)形態(tài)主要可以分為籃狀細(xì)胞和吊燈狀細(xì)胞，而在小鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層(mPFC)，PV陽性的籃狀細(xì)胞占85％，而吊燈狀細(xì)胞只占了約15％。由PV神經(jīng)元介導(dǎo)的GABA能環(huán)路的功能異常與多種神經(jīng)精神疾病的發(fā)生密切相關(guān)。那么ErbB4在小鼠內(nèi)側(cè)前額葉皮層中由PV籃狀細(xì)胞介導(dǎo)的GABA能環(huán)路的發(fā)育過程中會起什么樣的作用呢？
　　此外研究表明

3、ErbB4在前腦其他腦區(qū)，如紋狀體、下丘腦也有豐富的表達(dá)。其中紋狀體在學(xué)習(xí)記憶、運動以及獎賞等功能中都有重要的作用。該區(qū)域的GABA能環(huán)路異常也與很多疾病相關(guān)，如帕金森疾病，亨廷頓疾病，自閉癥等等。那么ErbB4在這些腦區(qū)中對GABA能環(huán)路的發(fā)育和功能的調(diào)控是怎么樣的呢？為了回答這些問題，我們進(jìn)行了以下研究。
　　一、我們主要采用前腦GABA能神經(jīng)元條件性敲除小鼠(Dlx5/6-cre-erbb4-/-，簡稱CKO)，結(jié)合電生理，

4、生化以及免疫組化等手段，研究ErbB4在調(diào)節(jié)前額葉皮層PV籃狀細(xì)胞介導(dǎo)的GABA能環(huán)路發(fā)育中的作用。我們發(fā)現(xiàn)，ErbB4的敲除小鼠mPFC中間神經(jīng)元的遷移和在皮層的分布并沒有顯著性的改變;由PV籃狀細(xì)胞介導(dǎo)的抑制性突觸的數(shù)目在敲除小鼠上也沒有明顯的改變，但是由活性依賴的GABA能的突觸傳遞卻減弱了;在敲除小鼠PV神經(jīng)元上谷氨酸能突觸的早期突觸的數(shù)目也沒有顯著性的改變，但是成熟期興奮性突觸的數(shù)目卻明顯的減少了。這提示我們ErbB4敲除以后

5、，影響了PV神經(jīng)元的興奮性輸入，同時PV神經(jīng)元自身的興奮性減弱，使得對皮層錐體神經(jīng)元的抑制減弱，引起了錐體神經(jīng)元活動的增高。這種GABA能環(huán)路發(fā)育的異常引起的興奮-抑制失常最終可能導(dǎo)致某些神經(jīng)精神疾病的發(fā)生。
　　二、我們還發(fā)現(xiàn)ErbB4在小鼠紋狀體中也有豐富的表達(dá)。目前關(guān)于紋狀體中突棘神經(jīng)元之間的抑制性突觸發(fā)育的調(diào)控也未見報道。我們首先用Dlx5/6-cre與Ai9-tdTomato報告基因小鼠雜交，證明ErbB4表達(dá)在紋狀體中

6、突棘神經(jīng)元上。然后用生化、免疫熒光等技術(shù)發(fā)現(xiàn)ErbB4可以在Dlx5/6-cre的啟動下在MSN中被敲除，紋狀體中GABAA受體亞單位alpha1(α1)的表達(dá)在成年敲除小鼠有顯著性的增高，但α2和β2亞基的表達(dá)卻沒有觀察到顯著性的改變，同時GAD67的蛋白表達(dá)也有所增加。通過進(jìn)一步電生理檢測，我們還發(fā)現(xiàn)紋狀體中突棘神經(jīng)元上記錄到的mIPSC（mininautre inhibitory postsynaptic current）的頻率和

7、幅度都有顯著性的增加。另外，我們還對ErbB4敲除小鼠的行為學(xué)進(jìn)行檢測。我們發(fā)現(xiàn)ErbB4敲除后，小鼠表現(xiàn)出活動量的增加，條件性恐懼記憶的異常以及社會新事物的認(rèn)知功能的減弱等等。
　　綜上所述，我們發(fā)現(xiàn)ErbB4的缺失不僅會影響mPFC區(qū)PV神經(jīng)元興奮性突觸的發(fā)育，影響活性依賴的GABA能突觸傳遞，還對紋狀體的抑制性能環(huán)路的發(fā)育和功能有調(diào)控作用。另外，ErbB4的缺失還引起行為學(xué)異常。這提示我們ErbB4在前腦不同類型GABA能環(huán)