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

1、ErbB4(上皮生長因子受體4，epidermal growth factor receptor4，又作EGFR4)是神經調節(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發(fā)育相關的活動，如突觸形成，軸突導向及髓鞘化等。近年來有研究表明ErbB4主要表達在γ-氨基丁酸（GABA）能神經元，尤其是小清蛋白(parvalbumin，PV)陽性的fast-spiking(

2、FS)神經元中。目前已知在前額葉皮層中，PV神經元在GABA能神經元中占了40％-50％左右。PV神經元依據形態(tài)主要可以分為籃狀細胞和吊燈狀細胞，而在小鼠內側前額葉皮層(mPFC)，PV陽性的籃狀細胞占85％，而吊燈狀細胞只占了約15％。由PV神經元介導的GABA能環(huán)路的功能異常與多種神經精神疾病的發(fā)生密切相關。那么ErbB4在小鼠內側前額葉皮層中由PV籃狀細胞介導的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。其中紋狀體在學習記憶、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，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)育和功能的調控是怎么樣的呢？為了回答這些問題，我們進行了以下研究。
　　一、我們主要采用前腦GABA能神經元條件性敲除小鼠(Dlx5/6-cre-erbb4-/-，簡稱CKO)，結合電生理，

4、生化以及免疫組化等手段，研究ErbB4在調節(jié)前額葉皮層PV籃狀細胞介導的GABA能環(huán)路發(fā)育中的作用。我們發(fā)現，ErbB4的敲除小鼠mPFC中間神經元的遷移和在皮層的分布并沒有顯著性的改變;由PV籃狀細胞介導的抑制性突觸的數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神經元上谷氨酸能突觸的早期突觸的數目也沒有顯著性的改變，但是成熟期興奮性突觸的數目卻明顯的減少了。這提示我們ErbB4敲除以后

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

6、突棘神經元上。然后用生化、免疫熒光等技術發(fā)現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)的表達在成年敲除小鼠有顯著性的增高，但α2和β2亞基的表達卻沒有觀察到顯著性的改變，同時GAD67的蛋白表達也有所增加。通過進一步電生理檢測，我們還發(fā)現紋狀體中突棘神經元上記錄到的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敲除小鼠的行為學進行檢測。我們發(fā)現ErbB4敲除后，小鼠表現出活動量的增加，條件性恐懼記憶的異常以及社會新事物的認知功能的減弱等等。
　　綜上所述，我們發(fā)現ErbB4的缺失不僅會影響mPFC區(qū)PV神經元興奮性突觸的發(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)育和功能有調控作用。另外，ErbB4的缺失還引起行為學異常。這提示我們ErbB4在前腦不同類型GABA能環(huán)