少突胶质细胞突触后密度蛋白PSD-95介导神经元活动依赖性髓鞘生长的机制研究

本研究聚焦神经元活动如何调控中枢神经系统髓鞘形成，发现少突胶质细胞表达突触后密度蛋白PSD-95（dlg4a），并证明其通过介导轴突-胶质细胞间突触样连接，调控髓鞘鞘生长。CRISPR-Cas9技术敲除dlg4a可显著抑制髓鞘延伸，揭示了活动依赖性髓鞘形成的新机制，为神经发育疾病提供新靶点。

　　

在神经系统中，髓鞘作为包裹轴突的多层脂质结构，不仅提供绝缘保护，还通过跳跃式传导显著提升神经信号传递效率。中枢神经系统（CNS）中的髓鞘由少突胶质细胞（OLs）形成，而近年研究表明，神经元电活动能够主动调节髓鞘形成过程，提示轴突与少突胶质细胞之间存在密切的功能对话。然而，这种对话的具体机制，尤其是在少突胶质细胞分化成熟及髓鞘延伸阶段如何感知并响应神经元活动，仍是未解之谜。传统观点认为，少突胶质前体细胞（OPCs）通过谷氨酸能突触接收神经元输入，但一旦分化为成熟少突胶质细胞（mOLs），这类突触连接便会消失。但最新证据显示，mOLs的髓鞘鞘同样存在钙瞬变现象，且电活动可影响髓鞘的稳定与重塑，这暗示神经元与mOLs之间可能存在更复杂的通讯方式。

为解决这一问题，Mary-Amélie Masson、Mariana Graciarena、Marion Porte和Brahim Nait-Oumesmar团队在《iScience》上发表了最新研究，系统探索了斑马鱼脊髓中谷氨酸囊泡释放对髓鞘形成的调控作用，并首次揭示突触后密度蛋白95（PSD-95）在少突胶质细胞中的关键功能。研究表明，mOLs在髓鞘延伸阶段与轴突间形成更多突触样连接，且PSD-95表达显著上调；通过CRISPR-Cas9技术特异性敲除少突胶质细胞中的dlg4a（编码PSD-95的基因），可导致髓鞘鞘生长受阻。这一发现不仅深化了对活动依赖性髓鞘化机制的理解，也为相关神经系统疾病的干预提供了新思路。

研究团队综合运用了多种前沿技术方法：利用转基因斑马鱼模型（如Tg(vGlut2:Gal4;UAS:BnTx-GFP)）抑制谷氨酸释放；通过活体钙成像（GCaMP6）记录少突胶质细胞钙活动；采用免疫组化与共聚焦显微镜观察PSD-95 puncta分布；基于CRISPR-Cas9的细胞特异性基因敲除（通过UAS-Gal4系统在 Olig1+ 或 Mbp+ 细胞中靶向dlg4a）；以及电子显微镜分析髓鞘超微结构。

研究结果

Myelinating oligodendrocytes establish synaptic-like connectivity with axons

通过表达突触前毒素BnTx抑制谷氨酸囊泡释放，研究发现髓鞘面积和有髓轴突数量显著减少，而神经元和少突胶质细胞数量未发生改变，表明髓鞘形成受损并非源于细胞丢失，而是直接由于神经传递障碍。进一步利用synaptophysin:GFP标记突触小泡，发现mOLs表面的突触样触点数量远高于OPCs，且鞘数超过5的mOLs具有更多输入点。活体钙成像显示，mOLs的钙瞬变频率和振幅均高于OPCs，证实mOLs是神经元活动的主要靶点。

PSD-95 post-synaptic densities in oligodendroglia increase during active myelination

免疫染色显示，Olig1+少突胶质细胞在体表达PSD-95蛋白，形成 punctate 簇状结构。利用sox10:PSD-95-GFP转基因斑马鱼，研究团队发现这些PSD-95微域与轴突突触前varicosities（富含synaptophysin的区域）紧密相邻。定量分析表明，mOLs（尤其是鞘数>5的细胞）的PSD-95 puncta数量显著多于OPCs，说明PSD-95介导的突触样连接在髓鞘生长阶段尤为活跃。

CRISPR-mediated PSD-95 loss-of-function in oligodendroglia impairs myelin sheath elongation

为验证PSD-95的功能，研究团队构建了UAS:Cas9-sgRNA-dlg4a系统，在少突胶质细胞中特异性敲除dlg4a。RT-qPCR证实dlg4a表达下降57%，而dlg4b未受影响。在Olig1:KaITA4驱动下，dlg4a敲除细胞呈现未成熟形态，分支增多、细胞表面积增大。在Mbp:Gal4驱动下，虽然mOLs形成的髓鞘节段数量不变，但节段长度显著缩短，证明PSD-95缺失特异性地损害了髓鞘鞘的延伸能力。

讨论与结论

本研究系统证实了谷氨酸囊泡释放对髓鞘生长不可或缺，并揭示少突胶质细胞在整个谱系进展中均与轴突保持突触样连接，且连接数量随髓鞘延伸而增加。尤为重要的是，研究首次证明PSD-95作为少突胶质细胞中突触后密度的核心支架蛋白，直接参与调控髓鞘鞘的延伸过程。dlg4a的功能缺失导致髓鞘节段变短，表明PSD-95可能是连接神经元活动与局部髓鞘蛋白翻译（如MBP）的关键分子。

这些发现挑战了“少突胶质细胞成熟后失去突触连接”的传统观点，强调mOLs仍是神经元活动的重要靶点。PSD-95可能通过招募AMPA/NMDA受体、钙通道及其下游信号通路，介导钙依赖的髓鞘蛋白合成与鞘生长。该机制不仅适用于发育期髓鞘形成，也可能参与成体髓鞘可塑性，影响学习、记忆等高级神经功能。

研究的局限性在于尚未解析PSD-95在髓鞘超微结构中的精确定位，其结合伙伴（如neuroligin、离子型谷氨酸受体）也有待进一步探索。此外，电生理记录mOLs的突触后电流仍面临技术挑战。未来研究可聚焦PSD-95微域如何调控钙信号与局部翻译，以及该机制是否特异作用于谷氨酸能神经元。

总之，这项研究为理解活动依赖性髓鞘化提供了全新视角，确立PSD-95/dlg4a作为调控髓鞘生长的关键分子，为治疗脱髓鞘疾病（如多发性硬化）或神经发育障碍提供了潜在靶点。