小鼠ATP结合盒转运体Abcc5在记忆巩固、昼夜节律调节及谷氨酸能信号传导中的关键作用

本研究聚焦于孤儿转运体Abcc5的生理功能，通过构建Abcc5-/-小鼠模型，结合行为学表型分析、昼夜节律监测和电生理记录技术，首次揭示Abcc5缺失导致脑内N-乙酰天冬氨酰谷氨酸(NAAG)积累，进而通过调节NMDA受体活性影响感觉运动门控、记忆巩固及睡眠模式。该研究为理解ABC转运体家族在神经系统中的调控机制提供了新视角，对精神分裂症等神经精神疾病的靶点探索具有重要启示意义。

　　

在神经科学领域，ATP结合盒(ABC)转运体家族因其多药耐药特性被广泛研究，但成员Abcc5的生理功能长期未被阐明。既往研究表明，Abcc5可能转运神经肽N-乙酰天冬氨酰谷氨酸(NAAG)——这种脑内第三大神经递质能通过激活代谢型谷氨酸受体3(mGluR3)和调节NMDA受体(N-methyl-D-aspartate receptor)抑制兴奋性信号。然而，Abcc5如何参与神经功能调控仍是未解之谜。更引人深思的是，全基因组关联分析(GWAS)发现人类ABCC5基因与2型糖尿病和精神疾病风险相关，但机制研究严重滞后。这种认知缺口促使科研团队对Abcc5展开系统性探索。

为破解这一科学难题，国外研究团队通过CRISPR/Cas9技术构建了C57BL/6NTac背景的Abcc5^-/-小鼠模型，采用国际小鼠表型联盟(IMPC)标准化的行为学测试平台，结合高精度昼夜节律监测系统(COMPASS)和脑片膜片钳技术，开展多维度研究。实验设计严格遵循盲法原则，所有数据均通过混合效应模型(REML)进行统计学分析。

关键实验技术
研究采用CRISPR/Cas9构建基因敲除模型，通过声惊吓反射(ASR)和前脉冲抑制(PPI)评估感觉运动门控功能，利用条件性恐惧实验检测记忆巩固能力，借助被动红外监测系统量化昼夜活动节律，并运用脑片电生理记录分析皮层锥体神经元AMPA/NMDA受体电流比和自发性兴奋性突触后电流(sEPSC)。

Abcc5^-/-小鼠表现出感觉运动门控缺陷
通过前脉冲抑制实验发现，Abcc5^-/-雄性小鼠对120 dB惊吓刺激的反应强度显著增加(726±91 vs 386±29.7, P=0.0026)，且所有前脉冲水平(56-65 dB)的抑制率均显著降低。有趣的是，约20%突变小鼠出现前脉冲易化(PPF)现象——弱刺激反而增强惊吓反应，这种异常在精神分裂症模型中也常见。进一步分析揭示，野生型小鼠能区分53-65 dB声强梯度，而突变体对所有声强反应均一化，提示Abcc5缺失损害声强辨别能力。

记忆巩固功能受损
在条件性恐惧实验中，Abcc5^-/-小鼠对条件刺激(CS)的冻结反应显著减弱(雄性：32.91±2.83% vs 53.52±2.14%, P<0.0001)，但环境恐惧反应未受影响。时序分析显示，突变体在刺激后0-5分钟持续保持低冻结状态，表明Abcc5特异性调控线索依赖性记忆而非场景记忆。

昼夜节律相位延迟
通过连续14天的红外监测发现，Abcc5^-/-小鼠活动节律峰值相位显著延迟(LD周期：18.82±0.256 vs 17.93±0.119 h, P=0.0053)。睡眠分析显示突变体总睡眠时间减少(32865±1107 vs 37009±763 min)，但睡眠片段化程度降低，表现为暗期睡眠次数减少(23.43±3.586 vs 35.78±2.665, P=0.0106)。

谷氨酸能突触传递异常
电生理研究取得突破性发现：前额叶皮层2/3层锥体神经元的AMPA/NMDA受体电流比在突变体中性别特异性改变(雌性升高40%，雄性降低52%)，sEPSC频率普遍增加(雌性17.98±1.67 vs 8.97±1.37 Hz, P=0.016)，但振幅不变。这表明Abcc5缺失主要影响突触前释放机制，而非突触后受体密度。

这项研究首次确立Abcc5在神经系统的多重调控作用：通过转运NAAG等谷氨酸二肽，调节NMDA受体活性，进而影响感觉信息过滤、记忆编码和睡眠觉醒周期。特别值得注意的是，Abcc5^-/-小鼠表现的感觉门控缺陷和NMDA受体功能异常，与精神分裂症病理特征高度吻合，为理解该疾病中谷氨酸能信号紊乱提供了新机制。研究者特别强调，鉴于ABCC5在肿瘤多药耐药中的重要作用，临床开发ABCC5抑制剂时需警惕潜在的神经精神副作用。未来研究需明确Abcc5在中枢神经系统的细胞特异性表达模式，并探索NAAG动态转运与突触可塑性的精确关系。这些发现不仅拓展了对ABC转运体生理功能的认知，更为神经精神疾病的干预策略开辟了新思路。