小胶质细胞的TREM2基因缺失会导致E/I(兴奋/抑制)平衡失调,并通过改变钾通道Kv1.3的活性,引发类似自闭症谱系障碍(ASD)的行为表现

《Neurobiology of Disease》:Microglial TREM2 deficiency causes E/I imbalance and triggers ASD-like behaviors by altering potassium channel Kv1.3 activation

【字体: 时间:2025年11月10日 来源:Neurobiology of Disease 5.6

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  TREM2缺陷通过增强微胶质Kv1.3通道活性导致兴奋-抑制失衡和神经元过度激活,引发ASD-like行为,抑制Kv1.3可有效逆转上述异常,提示其为潜在治疗靶点。

  ### 解读:TREM2缺失与Kv1.3通道活动增强在自闭症谱系障碍中的作用

自闭症谱系障碍(ASD)是一种复杂的神经发育障碍,其特征包括社交互动障碍、沟通困难和重复行为等。近年来,越来越多的研究表明,突触功能障碍和神经网络失衡在ASD的发病机制中起着关键作用。突触是神经元之间传递信息的结构,其正常功能依赖于复杂的分子和细胞机制。在ASD中,兴奋性突触(E)和抑制性突触(I)之间的平衡被打破,导致神经元过度活跃,从而引发一系列行为异常。这种E/I失衡被认为是ASD的核心病理特征之一。

在中枢神经系统(CNS)中,小胶质细胞是主要的免疫细胞,它们在神经发育过程中对突触重塑和神经网络成熟具有重要作用。小胶质细胞通过直接修剪突触或间接释放生物活性物质来调节突触传递和可塑性。TREM2(Triggering Receptor Expressed on Myeloid Cells 2)是一种主要在小胶质细胞上表达的关键受体,它通过与DAP12适配蛋白结合,将外界信号传导至细胞内,从而调节小胶质细胞的免疫功能,包括炎症反应、吞噬作用和突触精细调控。TREM2的缺失已被与多种神经退行性疾病和神经发育障碍相关联,包括阿尔茨海默病(AD)、癫痫和ASD。

本研究发现,TREM2的缺失会导致小胶质细胞中Kv1.3(一种电压门控钾通道)的活动增强。Kv1.3主要由KCNA3基因编码,广泛表达于免疫细胞中,包括CNS中的小胶质细胞。Kv1.3的活动对细胞内离子平衡和免疫反应至关重要。其活动影响钾外流和膜电位,从而调控细胞内钙信号,进而影响细胞增殖、迁移和细胞因子的产生。此外,Kv1.3在T细胞免疫突触中发挥重要作用,通过维持负膜电位和持续的钙离子流入,调节T细胞的激活和功能。

研究进一步表明,TREM2的缺失导致小胶质细胞中Kv1.3的电流增强,进而引发E/I失衡和神经元过度活跃。这种失衡表现为mEPSCs(微型兴奋性突触后电流)频率增加和mIPSCs(微型抑制性突触后电流)频率减少。这些结果表明,TREM2的缺失通过增强Kv1.3的活动,破坏了突触传递的平衡,导致神经元过度活跃。值得注意的是,Kv1.3的条件性敲除和特定药物抑制(如PAP-1)能够有效恢复E/I失衡和神经元的过度活跃状态,并缓解TREM2缺失小鼠的ASD样行为。

在行为测试中,TREM2缺失的小鼠表现出重复行为和社交缺陷。这些行为特征在Kv1.3被抑制或缺失后得到显著改善。这表明,Kv1.3的活动增强可能通过影响小胶质细胞的免疫反应和炎症因子的释放,如TNF-α和IL-1β,从而导致神经元过度活跃和行为异常。这些炎症因子的增加与TREM2的缺失有关,并且在Kv1.3被抑制或缺失后得到缓解,进一步支持了Kv1.3在调节小胶质细胞功能中的作用。

研究还发现,TREM2的缺失影响了小胶质细胞的形态和功能,导致其复杂性降低,分支减少。这表明,TREM2的缺失改变了小胶质细胞的激活状态,进而影响了其对突触修剪和神经网络调控的能力。同时,TREM2的缺失与ASD患者的症状严重程度呈负相关,提示其在ASD中的潜在作用。

在机制层面,研究指出,Kv1.3的增强活动可能通过影响钙信号传导和炎症因子的释放,导致神经元的过度活跃和行为异常。这些发现为理解TREM2缺失如何导致ASD样行为提供了新的视角,并为开发针对ASD的治疗方法提供了理论依据。例如,Kv1.3的特定抑制剂PAP-1能够有效减少TREM2缺失小鼠的神经元过度活跃和炎症因子的释放,从而改善其行为表现。

综上所述,本研究揭示了TREM2缺失与Kv1.3通道活动增强之间的关系,以及这种关系如何导致E/I失衡和神经元过度活跃,最终引发ASD样行为。这些结果不仅加深了我们对ASD发病机制的理解,还为开发新的治疗策略提供了潜在靶点。通过调控Kv1.3的活动,可以有效恢复神经元功能和行为表现,为未来的临床治疗提供了新的思路。
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