R6/2亨廷顿病小鼠模型的时空转录组学解析：揭示早期脑区特异性分子模式与代谢-突触调控网络

这篇研究通过整合10x Visium空间转录组学和单核RNA测序（snRNA-seq）技术，首次绘制了R6/2亨廷顿病（HD）小鼠模型从出生（P0）到症状期（12周）的全脑分子图谱。研究发现纹状体（CP）在P0期即出现线粒体功能基因（如Ndufa6、mt-Atp6）下调，皮层（CTX）则早期下调神经发育关键因子Tcf4；中棘神经元（MSN）身份基因（Drd1/Tac1/Ppp1r1b）呈现先上调后下调的双相变化，而神经肽Y（Npy）信号与cAMP/PKA通路的时间依赖性失调可能驱动代谢-突触失衡。该研究为HD的神经发育起源假说提供了时空分子证据。

　　

纵向空间转录组学揭示R6/2小鼠脑区特异性变化
研究团队采用10x Genomics Visium平台结合单核RNA测序（snRNA-seq），对快速进展型R6/2亨廷顿病（HD）小鼠模型进行从出生后第0天（P0）到12周的三阶段全脑分析。空间聚类鉴定出11个P0脑区、17个4周脑区和15个12周脑区，其中纹状体（CP）和皮层（CTX）差异表达基因（DEGs）数量最多。值得注意的是，P0期DEGs普遍上调，而4周后转为下调，提示早期代偿机制失效。

CTX和CP的早期驱动机制
皮层研究发现转录因子Tcf4在P0期即下调，该因子对神经前体细胞增殖和突触发育至关重要。Western blot和免疫组化验证了Tcf4蛋白在R6/2和zQ175两种HD模型皮层中的动态变化：P0期大亚型显著减少，2月龄zQ175小鼠皮层2/3层表达降低，但10月龄时恢复正常，提示发育期特异性损伤。纹状体则表现出独特的代谢异常——P0期氧化磷酸化（OXPHOS）通路基因（如Ndufa6、Ndufb4）显著下调，而糖酵解相关基因上调，这种代谢重编程可能影响神经元的能量供应和成熟过程。

共表达网络与细胞身份动态
高分辨率加权基因共表达分析（hdWGCNA）显示，CP/PAL模块在P0期富集轴突发生基因（Robo2/Reln），而4周后转为突触传递相关基因（Gria1/Gad1）。单细胞整合分析揭示中棘神经元（MSN）身份基因呈现阶段性变化：Drd1和Tac1在P0期Drd1-MSN亚群中上调，4周后下调，12周时Drd1-MSN中Tac1显著降低。相比之下，少突胶质细胞成熟基因在症状期才出现紊乱，说明MSN对HTT1a毒性更敏感。

NPY信号与PKA通路的时空失调
CellChat分析发现神经肽Y（Npy）信号在CP区呈现动态变化：P0期由抑制性神经元驱动的Npy-Gpr83互作增强，12周时则显著减弱。该通路与MSN身份基因变化同步，且STRING数据库显示Npy与Drd1、Ppp1r1b（DARPP32）存在蛋白互作。值得注意的是，cAMP/PKA信号在P0期CP神经元中激活，但4周后转为抑制，可能通过调节DARPP32磷酸化影响MSN功能。免疫荧光证实12周R6/2小鼠CP区Npy、Darpp32和Gpr83蛋白同步减少，提示神经调质-代谢耦合机制崩溃。

临床转化启示
该研究首次在时空维度上描绘了HD的分子演变轨迹：①皮层发育异常（Tcf4下调）与纹状体代谢缺陷（OXPHOS抑制）始于出生阶段；②MSN身份紊乱早于其他细胞类型；③Npy-cAMP/PKA轴的时间依赖性失调可能是介导区域特异性损伤的关键。这些发现为HD的早期干预提供了新靶点——针对发育期代谢重组或神经调质网络的时空调控可能延缓疾病进程。