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为探究未折叠蛋白反应（UPR）在脑发育中的作用，研究人员构建 Atf6α/β 双条件敲除（dcKO）小鼠模型，发现 ATF6 缺失导致小鼠小头畸形、新生死亡，伴随神经发生受损、血管增生等表型，且化学伴侣 4-PBA 可部分挽救，为神经发育疾病机制提供新视角。
在生命的初始阶段，大脑发育如同精密的交响乐，每一个音符的错拍都可能引发深远的影响。内质网（ER）作为细胞内蛋白质合成与加工的核心场所，其稳态失衡引发的未折叠蛋白反应（unfolded protein response, UPR）在神经发育中的角色长期笼罩在迷雾之中。已知 UPR 通过 PERK、IRE1、ATF6（激活转录因子 6）三大通路调控细胞应对 ER 应激，但 ATF6 分支在中枢神经系统（CNS）发育中的具体功能，尤其是其与神经元、胶质细胞及血管形成的交互作用，始终缺乏系统性解答。
为破解这一谜题，日本金泽大学（Kanazawa University）的研究团队展开了深入探索。他们构建了 NESTIN 驱动的 Atf6α/Atf6β 双条件敲除（double conditional knockout, dcKO）小鼠模型（Nes-Cre Atf6afl/flAtf6bfl/fl），聚焦 ATF6 缺失对胚胎脑发育的影响。研究成果发表于《iScience》，为理解神经发育异常的分子机制开辟了新路径。
研究采用了多种关键技术：通过实时定量逆转录聚合酶链反应（RT-qPCR）和蛋白质免疫印迹（Western blot）验证基因表达水平；利用免疫组织化学染色（如 SOX2、TBR2、TBR1 等标记）分析神经干细胞、祖细胞及神经元的分布与增殖；借助电子显微镜（EM）和 CD31/ERG 免疫染色观察血管形态；通过 RNA 测序（RNA-seq）解析基因表达谱变化；并运用化学伴侣 4 - 苯基丁酸（4-PBA）进行体内挽救实验。此外，通过吸吮行为测试、新生小鼠存活分析等功能学实验，揭示表型与神经功能的关联。
1. ATF6 缺失导致新生小鼠死亡与小头畸形
dcKO 小鼠虽以孟德尔比例出生，却在出生后 24 小时内死亡，胃内无乳斑且吸吮反射缺失，提示吸吮功能障碍是致死主因。解剖显示，dcKO 小鼠胚胎期（E16.5）及新生期（P0.5）脑体积显著小于对照组，呈现小头畸形，而体重差异在新生期才显现，暗示脑发育缺陷独立于全身生长障碍。
2. 神经发生受损与细胞死亡增加
在胚胎 E14.5 阶段，dcKO 小鼠大脑皮层厚度减少，神经干细胞（SOX2+）、中间祖细胞（TBR2+）及成熟神经元（TBR1+）数量均显著降低。EdU 掺入实验显示细胞增殖减少，pHH3 染色证实有丝分裂活性降低，而 TUNEL 染色表明脑室周围细胞凋亡增加。这表明 ATF6 缺失通过抑制增殖与促进凋亡双重机制损伤神经发生。
3. 血管异常增生与 UPR 通路激活
电子显微镜及 CD31/ERG 免疫染色显示，dcKO 小鼠 E14.5 大脑皮层、尾状核等区域血管密度显著增加，呈现 “高血管化” 表型。RT-qPCR 显示血管内皮生长因子 A（VEGFA）及 PERK 下游基因 ATF4、CHOP（DDIT3）表达上调，而缺氧相关因子 HIF1α 无差异，提示血管增生由 UPR 通路而非缺氧驱动。值得注意的是，此时 ER 形态尚未出现明显应激改变，但 UPR 通路已显著激活，暗示 ATF6 缺失可能通过解除对 PERK/IRE1 的抑制引发早期反应。
4. 皮层分层紊乱与神经炎症
新生期 dcKO 小鼠皮层上层标记物 CUX1+神经元减少且分布异常，下层 TBR1+神经元数量下降，提示神经元迁移缺陷。胼胝体发育异常，出现增粗或 Probst 束形成，伴随 TAG-1+轴突轨迹紊乱。免疫染色显示 IBA1+小胶质细胞 / 巨噬细胞在轴突异常区域聚集，表明神经炎症与轴突导向缺陷相关。
5. 胶质细胞发育异常与蛋白稳态失衡
RNA-seq 分析显示，dcKO 小鼠内质网分子伴侣（如 GRP78、CRT）表达下调，而 PERK/IRE1 下游基因（如 ATF3、ATF4、DDIT3）上调，REELIN 蛋白水平降低（mRNA 无差异），提示蛋白稳态（proteostasis）受损影响神经元迁移。胶质细胞标记物 GFAP（星形胶质细胞）、PDGFRα（少突胶质前体细胞）表达减少，胶质楔形区（GW）形成缺陷，SLIT2、DRAXIN 等轴突导向分子分泌不足，进一步解释轴突投射异常。
6. 化学伴侣挽救实验验证 ATF6 功能
通过孕期给予 4-PBA（一种 ER 应激缓解剂），dcKO 小鼠脑重、皮层厚度及增殖细胞数量显著恢复，轴突轨迹紊乱改善，但血管增生与炎症未缓解。分子层面，4-PBA 降低 sXBP1（IRE1 下游）表达，而对 PERK 下游基因无显著影响，提示 ATF6 通过协调 UPR 分支及蛋白稳态维持脑发育微环境。
结论与讨论
本研究揭示 ATF6 缺失通过双重机制破坏脑发育：一方面，下调内质网分子伴侣导致蛋白稳态失衡，影响 REELIN 等分泌蛋白的合成与分泌，进而干扰神经元迁移与皮层分层；另一方面，解除对 PERK/IRE1 通路的抑制，引发 VEGFA 介导的血管异常增生及神经炎症，形成有害微环境。化学伴侣的部分挽救效果提示，增强蛋白稳态或调控 UPR 通路可能成为神经发育疾病的潜在干预策略。
该研究不仅填补了 ATF6 在中枢神经发育中功能的空白，也为小头畸形、皮质发育异常等疾病提供了新的病理机制线索。值得关注的是，UPR 通路与血管生成的关联在哺乳动物胚胎脑发育中尚属首次报道，为理解神经 - 血管互作开辟了新维度。未来研究可进一步探索 ATF6 与其他 UPR 分支的动态平衡，以及靶向干预的时间窗，为临床转化奠定基础。
