神经元eEF2K/eEF2信号通路过度激活与认知障碍及淡漠样行为的相关性研究

《Molecular Psychiatry》：Overactive Neuronal eEF2K/eEF2 signaling is associated with cognitive impairment and apathy-like behavior

本研究针对eEF2K/eEF2信号通路过度激活在神经精神疾病中的致病机制这一关键科学问题，通过构建兴奋性神经元特异性过表达eEF2K的转基因小鼠模型，首次证实该信号通路过度激活会导致显著的学习记忆障碍和淡漠样行为表型，同时伴随突触可塑性损伤和蛋白质组学改变。该发现为理解痴呆相关神经精神症状的分子机制提供了新视角，为开发靶向治疗策略奠定了理论基础。

　　

在神经科学领域，蛋白质合成失调已被证实与多种神经发育、神经退行性和神经精神疾病密切相关。真核生物延伸因子2激酶(eukaryotic elongation factor 2 kinase, eEF2K)作为蛋白质合成延长阶段的关键调节因子，通过磷酸化其唯一已知底物eEF2的T56位点，抑制蛋白质合成延长过程。近年研究发现，eEF2过度磷酸化与多种认知障碍性疾病存在关联，且是氯胺酮快速抗抑郁作用的分子机制之一。然而，过度活跃的eEF2K/eEF2信号通路与突触功能及认知损伤之间是否存在因果关系，仍是该领域亟待解决的关键科学问题。

为填补这一知识空白，由Tao Ma领导的研究团队在《Molecular Psychiatry》上发表了最新研究成果。研究人员通过创造性地构建兴奋性神经元特异性过表达eEF2K的转基因小鼠模型(eEF2K-cKI)，系统探究了eEF2K/eEF2信号通路对认知功能和神经精神行为的调控作用。

研究采用的多项关键技术方法包括：利用CRISPR/Cas9介导的基因组编辑技术构建条件性eEF2K过表达小鼠模型；通过行为学测试评估学习记忆和神经精神行为表型；采用电生理技术记录海马长时程增强(LTP)；运用高尔基染色和透射电镜分析树突棘形态和突触后密度(PSD)结构；通过蛋白质组学分析海马蛋白质表达谱变化。

eEF2K过表达不导致绝望样行为但引发显著淡漠样表型

与预期相反，eEF2K-cKI小鼠在强迫游泳实验(FST)和悬尾实验(TST)中未表现出绝望样行为差异，在蔗糖偏好实验(SPT)中也未显示快感缺乏表现。然而，通过综合行为学评估发现，eEF2K-cKI小鼠表现出显著的淡漠样行为特征，包括巢材撕碎行为减少、筑巢能力下降以及埋珠实验中的埋珠数量减少。

eEF2K过表达损害学习记忆功能

在认知功能评估中，eEF2K-cKI小鼠在新物体识别实验(NOR)中表现出识别记忆障碍，在Y迷宫测试中空间工作记忆受损，在莫里斯水迷宫实验(MWM)中学习和记忆能力均明显下降。这些结果表明eEF2K信号通路过度激活确实会导致严重的认知功能缺陷。

eEF2K-cKI小鼠的功能性和结构性突触缺陷

电生理记录显示eEF2K-cKI小鼠海马CA3-CA1突触的LTP表达受损，而基础突触传递和配对脉冲易化(PPF)未见明显改变。形态学分析发现，eEF2K-cKI小鼠海马CA1区树突棘成熟度降低， immature spines(未成熟脊柱)增加而mature spines(成熟脊柱)减少，突触后密度(PSD)的密度降低、尺寸变小。

eEF2K-cKI小鼠的蛋白质组学分析

表面传感翻译(SUnSET)实验证实eEF2K过表达导致海马区新生蛋白质合成减少。透射电镜显示eEF2K-cKI小鼠突触附近多聚核糖体数量减少。蛋白质组学分析发现131种蛋白质表达发生显著改变，其中44种上调，15种下调。基因本体(GO)富集分析显示差异表达蛋白质主要与mRNA翻译、基因表达和核糖体组装生物发生相关。值得注意的是，Shank1和GFAP等与神经精神疾病相关的蛋白质表达显著上调。

本研究的重要发现在于首次明确了eEF2K信号通路过度激活在淡漠样行为中的关键作用，修正了此前基于氯胺酮抗抑郁机制提出的假设。研究结果表明，eEF2K过表达并不引起典型的抑郁样行为，而是特异性地导致淡漠样表型，这一发现对于理解神经退行性疾病中常见的淡漠症状具有重要启示。同时，研究从行为学、电生理、形态学和蛋白质组学多个层面证实了eEF2K信号通路异常与认知功能障碍的因果关系，为开发针对痴呆和相关神经精神症状的靶向治疗策略提供了新的分子靶点和理论依据。该研究不仅深化了对蛋白质合成调控在神经精神疾病中作用机制的理解，也为相关疾病的精准治疗开辟了新途径。