多巴胺神经元中Bmal1基因敲除通过过度活跃的多巴胺信号传导诱发雄性小鼠ADHD样症状

本研究针对昼夜节律核心基因Bmal1与多巴胺信号系统的关联机制，通过构建多巴胺神经元特异性Bmal1条件性敲除小鼠模型，发现BMAL1缺失会导致单胺氧化酶A(MaoA)表达下调、多巴胺释放增加，并诱发注意力缺陷多动障碍(ADHD)样表型。研究采用光纤光度术、电生理记录等技术，首次揭示BMAL1通过调控纹状体D1受体信号通路影响运动活性和认知功能，为昼夜节律基因驱动的精神疾病病理机制提供了新见解。

　　

在神经科学领域，昼夜节律紊乱与精神疾病的关系一直是研究热点。核心生物钟基因BMAL1作为分子时钟的关键调控因子，其异常表达不仅影响睡眠-觉醒周期，更与多种精神障碍密切相关。然而，BMAL1在特定神经元亚群中的功能，尤其是与多巴胺能系统的交互作用机制仍属未知。与此同时，注意力缺陷多动障碍(ADHD)作为一种常见的神经发育疾病，其发病机制中多巴胺信号异常已被广泛认可，但上游调控因素尚未完全阐明。

针对这一科学问题，中南大学芙蓉实验室医学遗传学研究中心的研究团队开展了一项创新性研究。通过将Bmal1-flox小鼠与多巴胺转运体(Dat)-Cre小鼠杂交，成功构建了多巴胺神经元特异性Bmal1条件性敲除(cKO)小鼠模型。这项发表在《Behavioral and Brain Functions》的研究首次揭示：BMAL1在多巴胺神经元中的缺失会通过过度激活的多巴胺信号传导，诱发典型的ADHD样行为表型。

研究团队运用了多项关键技术：免疫荧光验证敲除效率、光纤光度术监测纹状体多巴胺动态释放、全细胞膜片钳记录纹状体中型多棘神经元(MSNs)兴奋性、以及行为药理学干预等。所有实验均使用8-12周龄雄性小鼠，通过开放场地、Y迷宫、悬尾测试等行为范式系统评估表型。

研究结果呈现多个重要发现：
1.Bmal1在TH阳性神经元中的特异性敲除
通过免疫荧光证实，cKO小鼠黑质致密部(SNc)和腹侧被盖区(VTA)的酪氨酸羟化酶(TH)阳性神经元中BMAL1表达显著降低，而前额叶皮层等非多巴胺区域表达正常。有趣的是，这种特异性敲除不影响小鼠的自由运行周期，提示BMAL1在多巴胺神经元中的功能独立于核心生物钟调控。

2.ADHD样行为表型
行为测试显示cKO小鼠表现出典型的ADHD核心症状：在开放场地测试中运动活性增加58%（ZT09-12时段）；Y迷宫自发交替率降低15-20%，提示工作记忆受损；强光刺激测试显示对环境刺激的注意力下降。这些表型具有昼夜时相依赖性，在活动期(ZT21-24)表现不明显。

3.多巴胺信号系统异常
机制研究发现：(1)MaoA表达下调导致多巴胺降解减少，伏隔核多巴胺含量增加2.2倍；(2)光纤光度术显示纹状体多巴胺波动幅度增加3倍，释放事件持续时间延长2.3倍；(3)电生理记录发现纹状体MSNs兴奋性增高，表现为动作电位频率增加、静息膜电位去极化。

4.药理学干预验证
使用安非他命(0.2 mg/kg)和D1受体拮抗剂SCH23390(15 μg/kg)处理可特异性改善运动过度症状，但对认知缺陷无显著影响，证实D1受体信号通路在表型中的关键作用。

这项研究具有多重重要意义：首先，建立了昼夜节律基因与ADHD之间的直接因果关系，证明BMAL1通过调控多巴胺稳态影响神经精神功能；其次，揭示了BMAL1-MaoA-多巴胺轴这一全新调控通路，为理解生物钟基因的神经调控功能提供了分子基础；最后，研究提出的D1受体靶向干预策略为ADHD治疗提供了新思路。值得注意的是，所有行为异常仅出现在雄性小鼠中，这与ADHD临床性别差异相吻合，但雌性动物的表型仍需进一步研究。

该研究的局限性在于尚未阐明BMAL1调控MaoA转录的直接证据，且对D1/D2-MSNs亚群的特异性影响有待解析。未来研究可结合单细胞测序和环路特异性操控技术，深入探索BMAL1在不同多巴胺通路中的差异化调控机制。这些发现不仅拓展了对昼夜节律-多巴胺系统互作的认识，也为开发基于生物钟调控的精神疾病干预策略奠定了理论基础。