CX3CR1 缺失与新生儿 NMDA 受体阻断的相互作用：对神经发育及相关疾病的关键影响

在神经科学研究中，神经元与小胶质细胞的通讯对大脑发育至关重要。为探究 CX3CR1 缺失和新生儿 NMDA 受体阻断的影响，研究人员用小鼠开展实验。结果发现二者存在复杂相互作用，这为理解神经疾病发病机制提供依据。

　　大脑，这个人体最神秘且复杂的 “小宇宙”，蕴藏着无数的奥秘等待科学家们去探索。在大脑发育的漫长进程中，神经元与小胶质细胞之间的通讯宛如精密的交响乐，任何一个音符的错乱都可能引发严重的后果。其中，通过趋化因子（fractalkine）通路进行的神经元 - 小胶质细胞通讯，在调节小胶质细胞的增殖、迁移、介质释放、细胞碎片清除，以及神经元 NMDA（N - 甲基 - D - 天冬氨酸）受体功能等方面，都起着关键作用。

然而，这条重要通路一旦出现异常，就如同交响乐走调，在不同的神经疾病中会引发截然不同的结果，从具有一定保护作用到造成严重损伤。例如，在精神分裂症和癫痫等疾病中，趋化因子介导的小胶质细胞 - 神经元通讯的破坏，与疾病的发生发展密切相关。同时，新生儿时期 NMDA 受体的阻断，不仅会导致出生后神经发育异常，还与成年后的精神分裂症、癫痫等疾病存在关联。但目前，对于 CX₃CR1 缺失（CX₃CR1 是趋化因子的受体）和新生儿 NMDA 受体阻断之间的相互作用，人们还知之甚少。为了填补这一知识空白，来自墨西哥国立自治大学（Universidad Nacional Autónoma de México）的研究人员开展了一项深入研究。

研究人员以野生型（WT）和 Cx₃cr1^-/-（KO）小鼠为实验对象，在其出生后的早期发育阶段（出生后第 5 - 9 天，PD5 - 9），分别给予低剂量（0.5 mg/kg）或高剂量（1 mg/kg）的 MK - 801（一种 NMDA 受体拮抗剂），或等量的生理盐水。通过一系列实验，研究人员发现，CX₃CR1 缺失和新生儿 MK - 801 处理具有协同的急性效应，会增加神经元凋亡和总体死亡率。而且，这两个因素在成年期的多种行为测试中，都独立地导致了持久的损伤。不过，低剂量 MK - 801 处理虽会大幅增加 WT 小鼠戊四氮（PTZ）诱导的癫痫发作死亡率，但 CX₃CR1 缺失却能预防这一现象。此外，MK - 801 处理会使海马局部场电位（LFP）的功率谱向更高频率转移，而在 Cx₃cr1^-/-小鼠中，这种转移会被相反的变化所避免。这些结果表明，CX₃CR1 缺失会严重增加新生儿对 NMDA 拮抗作用的易感性，并且在认知和神经生理效应方面存在复杂的相互作用。这一研究成果发表在《Inflammation》杂志上，为理解神经元 - 小胶质细胞通讯异常在多种神经疾病（如精神分裂症和癫痫）中的作用机制，提供了重要依据。

为开展此项研究，研究人员主要运用了以下关键技术方法：

1. 动物实验：选用特定基因敲除和野生型小鼠，在其特定发育阶段进行药物处理，并对小鼠的生长、生存状况进行持续监测。
2. 组织染色：采用 Nissl 染色评估神经元凋亡情况，通过观察特定区域的细胞形态变化来量化凋亡程度。
3. 行为学测试：对成年小鼠进行多种行为学测试，如筑巢、挖掘、旷场、Y 迷宫和被动回避测试，以此评估小鼠的先天行为、焦虑水平、空间记忆等能力。
4. 电生理记录：在小鼠麻醉状态下，对其背侧海马进行体内电生理记录，获取自发活动和诱发听觉电位，分析海马 LFP 的频谱组成及听觉门控功能。

下面来看具体的研究结果：

1. CX₃CR1 缺失增加 MK - 801 对新生小鼠的毒性：给不同基因型小鼠在 PD5 - PD9 期间分别用药，发现高剂量 MK - 801 使 KO 组小鼠死亡率剧增，同时导致其大脑新皮层和纹状体的神经元凋亡显著增加，而 WT 组小鼠生长出现剂量依赖性延迟，不过成年后可恢复正常。
2. 行为学表型
   • 作为精神分裂症阴性症状潜在指标的先天行为：通过对筑巢和挖掘行为的测试，发现 WT 小鼠中，高剂量 MK - 801 影响筑巢，高低剂量均影响挖掘；KO 小鼠中，CX₃CR1 缺失和低剂量 MK - 801 都对挖掘行为有显著影响。
   • 认知和情绪评估：利用被动回避测试评估记忆功能，发现 WT 小鼠中，高剂量 MK - 801 会导致记忆损伤；KO 小鼠则主要因基因型出现记忆障碍，药物处理未使其恶化。在旷场实验中，MK - 801 处理使 WT 和 KO 小鼠都表现出焦虑样行为，且影响运动能力。在 Y 迷宫实验中，CX₃CR1 缺失和药物处理影响小鼠的空间探索行为，干扰了工作记忆的评估。
   
   
3. 对海马 LFP 频谱组成的不同影响：对海马 LFP 进行分析，发现 WT 小鼠中，MK - 801 处理改变了 delta、theta 和 gamma 频段的相对功率；而在 KO 小鼠中，CX₃CR1 缺失产生了相反的作用，部分阻止了高频频段功率的增加。
4. 海马听觉门控功能保留：评估海马对听觉刺激的感觉门控完整性，发现所有组在测试与条件反应比率、对听觉刺激的反应幅度和潜伏期等方面均无变化，表明听觉门控功能完好。
5. CX₃CR1 缺失预防 MK - 801 诱导的癫痫易感性增加：通过 PTZ 诱导癫痫发作的剂量 - 反应曲线实验，发现高剂量 MK - 801 增加了 WT 小鼠的癫痫易感性，低剂量则使 WT 小鼠癫痫发作死亡率显著上升，但 KO 小鼠未出现这种情况。

综合研究结果和讨论部分，该研究揭示了 CX₃CR1 缺失与新生儿 NMDA 受体拮抗之间广泛而复杂的相互作用。这种相互作用从急性毒性的协同效应，到成年期认知改变的独立或叠加效应，再到海马 LFP 频谱组成和癫痫易感性的相反影响，为神经发育相关疾病的研究提供了全新视角。它有助于深入理解精神分裂症、癫痫等神经疾病的发病机制，为开发新的治疗策略奠定了理论基础，对推动神经科学领域的发展具有重要意义。