溶酶体TRPML1的激活调节突触传递和神经元的内在兴奋性

《Neuropharmacology》：Lysosomal TRPML1 activation modulates synaptic transmission and intrinsic neuronal excitability

TRPML1激活通过突触前机制增强小鼠兴奋性突触传递，抑制则通过突触后机制降低mEPSC幅度，并在Batten病模型中显示部分治疗效果。

　　TRPML1是一种非选择性阳离子通道，属于瞬时受体电位黏脂蛋白1（transient receptor potential mucolipin 1）家族，其在溶酶体中起着关键作用。TRPML1不仅调节溶酶体内的钙离子信号，还与多种细胞功能密切相关，如自噬、溶酶体胞吐、TFEB介导的基因转录、线粒体功能、细胞存活以及囊泡运输等。这些功能的正常运作对维持细胞的稳态至关重要，而TRPML1的异常则与多种疾病有关，包括黏脂病IV型（Mucolipidosis IV）、溶酶体贮积症（LSDs）、阿尔茨海默病和肌营养不良症等。TRPML1的异常会导致溶酶体功能障碍，从而影响蛋白质和脂质的正常代谢，最终引发神经功能障碍和神经退行性疾病。

在神经发育过程中，TRPML1也发挥着重要作用。其功能缺失会导致细胞死亡增加，尤其是在黏脂病IV型（MLIV）中，该病是由TRPML1基因突变引起的溶酶体贮积症。MLIV的临床表现包括早期儿童期严重的心理运动发育迟缓和进行性视力丧失，随后出现神经退行性变化和寿命缩短。TRPML1在大脑发育中的作用也得到了实验支持，例如，TRPML1基因敲除的小鼠显示出运动发育受损、髓鞘形成缺陷以及早期胶质细胞激活，但并未出现明显的神经元丢失。同样，在果蝇中，TRPML1的缺失导致蛹化死亡率显著增加，表现为生存能力下降、运动能力减弱和神经元凋亡。而在斑马鱼模型中，TRPML1缺失则导致胚胎发育期间脑和视网膜中细胞凋亡增加，表明神经元在早期就表现出脆弱性。

除了神经发育的变化，TRPML1的缺失还会影响神经递质的传递。例如，在TRPML1基因敲除的果蝇中，神经突触功能受损，表现为神经递质囊泡的再循环减少。TRPML1可能通过调节溶酶体在突触末端释放钙离子，从而影响突触功能。神经元在突触部位的钙离子稳态和信号传导依赖于多种机制，包括细胞外钙离子通过电压门控离子通道进入细胞，以及细胞内钙离子储存，如内质网（ER）、线粒体和溶酶体等。这些来源的钙离子已被证明能够促进神经递质释放、神经元兴奋性和突触可塑性。虽然传统上认为内质网是细胞内钙离子的主要来源，但近年来的研究表明，溶酶体在钙离子信号传导中也扮演着重要角色，不仅参与神经元的钙离子稳态和溶酶体功能的调节，还作为突触传递和可塑性过程中动态的钙离子来源。

基于TRPML1在调节溶酶体钙离子信号中的核心作用，其功能的调控可能直接影响神经元和突触功能。因此，研究TRPML1在神经和突触功能中的作用具有重要意义。本研究中，我们通过急性药理学方法，使用合成的TRPML1激动剂和拮抗剂处理小鼠的脑片，以探讨TRPML1功能变化对突触功能和网络活动的影响。这种方法可以避免在TRPML1功能缺失模型中观察到的神经发育障碍和神经退行性变化，从而确保实验数据的准确性和可解释性。

在实验中，我们首先评估了TRPML1激活对突触功能的影响。我们使用合成的TRPML1激动剂ML-SA5处理急性海马脑片，并通过全细胞膜片钳技术记录小脑颗粒细胞（dentate gyrus granule cells）的微型兴奋性突触后电流（mEPSCs），以分析基本的突触传递功能。结果显示，暴露于3 μM ML-SA5的处理后，mEPSC频率显著增加，达到野生型（WT）DMSO对照组的1.6倍。这表明TRPML1的激活能够增强兴奋性突触传递，并且这种增强作用可能是通过突触前机制实现的。此外，我们还观察到TRPML1激活对海马神经元的内源性兴奋性产生了影响，这进一步支持了TRPML1在维持神经元兴奋性中的作用。

另一方面，TRPML1的抑制则表现出不同的效应。我们使用TRPML1拮抗剂ML-SI1处理脑片，并发现mEPSC的幅度显著降低。这表明TRPML1的抑制可能对突触后功能产生影响，而不仅仅是突触前的变化。这些结果提示，TRPML1在调节突触功能和网络活动方面具有双重作用，其激活和抑制可能分别影响突触前和突触后的机制。这种复杂的调控机制需要在开发针对TRPML1的治疗策略时予以充分考虑。

在疾病模型方面，我们评估了TRPML1在治疗幼年神经节细胞脂褐症（JNCL，又称Batten病）中的潜在疗效。JNCL是一种典型的溶酶体贮积症，其主要特征是溶酶体功能障碍，导致脂质和蛋白质的异常积累，最终引发神经功能障碍和神经退行性变化。我们发现，在使用ML-SA5处理的JNCL模型中，突触异常得到了部分改善，这表明TRPML1的激活可能具有一定的治疗潜力。这一结果为TRPML1在溶酶体贮积症治疗中的应用提供了新的思路。

综上所述，TRPML1在调节突触功能和神经元内源性兴奋性方面具有重要作用。其激活和抑制分别影响突触前和突触后的机制，这表明TRPML1在神经元活动调节中具有复杂的调控作用。在疾病治疗方面，TRPML1的激活可能有助于改善突触功能和缓解溶酶体贮积症的症状，而其抑制则可能对突触后功能产生负面影响。这些发现不仅加深了我们对TRPML1在神经和突触功能中的作用机制的理解，也为开发针对TRPML1的治疗策略提供了重要的理论依据。未来的研究需要进一步探讨TRPML1在不同疾病模型中的具体作用，并评估其在临床治疗中的应用前景。