Dmrt2调控扣带回皮层性别偏向性神经元发育的机制研究

《Cellular and Molecular Life Sciences》：Dmrt2 regulates sex-biased neuronal development in the cingulate cortex

本研究针对大脑性别差异的分子基础，聚焦DMRT转录因子家族中未被深入探索的Dmrt2基因。通过小鼠模型，研究人员发现Dmrt2在扣带回皮层（CgCx）深层神经元中特异性表达，并调控胚胎期神经前体细胞的增殖与分化。功能实验表明，Dmrt2下调导致雄性胚胎神经元前体过早退出细胞周期，并引发神经元迁移、轴突靶向及基因表达异常。该研究首次揭示Dmrt2在哺乳动物大脑性别特异性发育中的关键作用，为理解神经发育障碍的性别偏倚提供了新视角。

　　

大脑的性别差异广泛存在于神经精神疾病中，影响发病年龄、症状表现及治疗反应。尽管性激素的作用已被广泛研究，但遗传因素如何调控大脑性别特异性发育的分子机制尚不明确。DMRT（doublesex and mab-3-related transcription factor）转录因子家族在进化中高度保守，已知在性腺分化中发挥关键作用，但其在哺乳动物神经系统中的功能却鲜有报道。其中，Dmrt2基因虽在人类染色体9p区域（与智力障碍、自闭症谱系障碍等相关）中被发现，其在大脑发育中的具体功能仍属未知。近期发表于《Cellular and Molecular Life Sciences》的一项研究，首次系统揭示了Dmrt2在小鼠扣带回皮层（cingulate cortex, CgCx）神经元发育中的核心作用，并发现其功能具有性别特异性偏好。

为全面解析Dmrt2的神经发育功能，研究团队整合了多种关键技术：

1. 1.
   时空表达分析：通过胚胎期至成年小鼠的原位杂交（ISH）和免疫荧光染色，明确Dmrt2在CgCx深层神经元（如TBR1⁺的皮质丘脑投射神经元）中的动态表达模式；
2. 2.
   功能操控模型：利用子宫内电转（IUE）技术，在E13.5胚胎CgCx原基中分别导入Dmrt2短发夹RNA（shRNA）或过表达载体，实现基因下调（shDmrt2）或过表达（oeDmrt2.1）；
3. 3.
   表型定量评估：通过EdU标记增殖细胞、分层神经元密度统计、轴突投射追踪等手段，分析细胞周期退出、迁移及靶向缺陷；
4. 4.
   转录组学分析：对E18.5时期分选的电转神经元进行RNA测序（RNA-Seq），结合基因集富集分析（GSEA）筛选差异表达基因（DEGs）。

Dmrt2在扣带回皮层深层神经元中表达且具有性别差异性

研究通过原位杂交发现，Dmrt2从胚胎期E14.5开始特异性地表达于CgCx的皮质板（cortical plate），并持续至成年阶段。其表达集中于深层（第VI层）的TBR1⁺神经元，部分与SATB2⁺的胼胝体投射神经元共标。进一步通过qPCR检测剪接变体发现，仅Dmrt2.1变体在E13.5雄性胚胎中表达显著高于雌性（1.67倍），提示早期发育中存在性别特异性调控。

Dmrt2下调引发神经元前体过早退出细胞周期

通过IUE在E13.5下调Dmrt2后，E15.5时期雄性胚胎的GFP⁺细胞总数显著减少，且心室区（VZ）细胞密度降低，中间区（IZ）细胞堆积增多。EdU标记实验证实，Dmrt2缺失导致神经前体增殖能力下降，细胞周期退出提前。相反，过表达Dmrt2.1则增加VZ细胞比例，抑制神经元分化。这些效应在雄性中更为显著，表明Dmrt2对维持前体细胞增殖状态具有性别依赖性作用。

Dmrt2调控神经元迁移与轴突靶向

在E18.5阶段，shDmrt2电转神经元出现迁移障碍：大量细胞滞留于胼胝体（corpus callosum）区域，且皮质板内细胞分布异常。轴突投射分析显示，部分丘脑导向纤维误向侧方延伸，且纤维束呈现去束化现象。转录组数据进一步揭示，Dmrt2下调导致神经元功能相关基因（如离子通道、突触蛋白、细胞黏附分子）表达下调，而免疫反应与细胞周期基因显著上调，提示神经元身份丧失及分化阻滞。

Dmrt2缺失引发神经元身份转录重编程

RNA-Seq分析表明，shDmrt2神经元中与迁移、突触功能、钙信号通路相关的基因显著下调（如Cacna1f、Slc6a4/Sert、Grin2a），而炎症因子（如Tnf、Ccl5）及细胞外基质重构基因（如Mmp家族）上调。值得注意的是，神经元亚型标志物Satb2与Ctip1表达降低，而前体基因Tbr2与Pax6升高，说明Dmrt2缺失使神经元维持于未成熟状态。性别对比显示，雌性胚胎的差异基因数量更多（1163个），但雄性表型更早显现，暗示补偿机制可能存在性别差异。

本研究首次阐明Dmrt2作为扣带回皮层发育的关键调控因子，通过协调前体细胞增殖、神经元迁移及轴突靶向，影响皮层电路的性别特异性建立。其功能在雄性胚胎中更为敏感，为解释神经发育障碍（如自闭症、强迫症）的男性高发率提供了分子依据。此外，Dmrt2位于人类9p染色体关键区域，其突变可能与智力残疾及相关精神疾病风险相关。该研究不仅拓展了DMRT家族在神经系统中的功能认知，也为性别特异性神经发育疾病的机制研究与靶向干预提供了新思路。