自闭症相关神经连接蛋白-3突变导致髓鞘形成不足损害PV中间神经元兴奋性、γ振荡及感觉辨别功能

本研究针对自闭症谱系障碍(ASD)中感觉异常的核心症状，揭示了神经连接蛋白-3(NL3)突变通过影响少突胶质细胞(OL)发育导致桶状皮层(BC)PV中间神经元髓鞘形成不足(hypomyelination)，进而破坏γ波段神经振荡的机制。研究人员通过NL3-R451C-KI小鼠模型结合电生理、行为学和多组学分析，首次证实OL/髓鞘可塑性异常是ASD感觉功能障碍的关键因素，为ASD治疗提供了新的靶点。

　　

在神经发育领域，自闭症谱系障碍(ASD)患者普遍存在感觉处理异常，但背后的神经机制始终成谜。近年来，科学家们注意到90%的ASD患者伴有感觉异常，而神经连接蛋白-3(NL3)基因突变是ASD的重要遗传因素之一。令人困惑的是，虽然NL3在突触功能中的作用已被广泛研究，但其对少突胶质细胞(oligodendrocyte, OL)发育和髓鞘形成(myelination)的影响却鲜有报道。

华南师范大学脑认知与教育科学教育部重点实验室的研究团队在《Nature Communications》发表的重要研究中，首次揭示了NL3突变通过破坏OL谱系细胞发育导致感觉功能障碍的全新机制。这项研究创新性地将ASD病理机制从传统的神经元突触功能障碍拓展到OL/髓鞘可塑性领域。

研究团队运用了多项关键技术：通过NL3-R451C-KI基因敲入小鼠构建ASD模型；采用免疫荧光染色和透射电镜(TEM)定量分析髓鞘发育；利用G42转基因小鼠标记PV中间神经元进行膜片钳记录；结合在体电生理记录局部场电位(LFP)分析γ振荡；开发纹理辨别行为学范式评估感觉功能；使用clemastine促髓鞘化药物进行干预实验；建立OPC特异性NL3条件性敲除小鼠验证细胞自主性机制。

表达NL3的OL谱系细胞
研究发现NL3在OL前体细胞(OPC)和成熟OL中均有表达，且NL3-R451C-KI小鼠中NL3蛋白水平显著降低。通过原位杂交和免疫染色证实，突变小鼠桶状皮层(barrel cortex, BC)II/III层成熟OL数量减少，髓鞘总长度缩短，电镜显示G-Ratio升高、致密髓鞘比例下降。

OL增殖分化受损
BrdU/EdU标记实验显示突变小鼠BC区OL谱系细胞增殖减少，分化阻滞在NG2⁺阶段。体外培养证实KI小鼠OPC分化能力缺陷，MBP⁺片状结构发育不良。这种异常持续至成年期，表明不是发育延迟而是持续性的髓鞘形成障碍。

触觉辨别缺陷与神经元过度激活
创新的砂纸纹理辨别实验显示，突变小鼠无法区分120G与180G砂纸的细微差异。c-Fos标记发现BC区II/III层CUX1⁺锥体神经元在任务中出现异常过度激活，而PV⁺中间神经元激活减少，提示局部抑制环路失衡。

γ振荡与跨频耦合异常
在体电生理记录发现突变小鼠探索纹理时高频γ波段(55-90Hz)功率显著降低，θ-γ相位振幅耦合(PAC)强度减弱。振荡触发耦合(OTC)分析进一步证实了这种异常模式，这与PV中间神经元功能受损的报道一致。

PV中间神经元髓鞘与兴奋性缺陷
三重免疫染色显示突变小鼠BC区PV⁺髓鞘节段数量减少40%，免疫电镜证实PV⁺有髓轴突密度降低。膜片钳记录发现PV中间神经元静息膜电位超极化，动作电位阈值升高，放电频率降低。值得注意的是，Nav1.6通道分布异常，起始轴突段(AIS)长度增加，且与首个MBP信号距离呈正相关。

髓鞘干预挽救表型
促髓鞘化药物clemastine处理可恢复PV中间神经元髓鞘长度、兴奋性和γ振荡，并改善纹理辨别能力。相反，通过OPC特异性敲除Myrf阻断髓鞘形成，能重现KI小鼠的表型。OPC条件性敲除NL3同样导致PV中间神经元髓鞘减少和感觉障碍，证实了NL3在OL中的细胞自主作用。

这项研究首次建立了NL3-OL-PV中间神经元-γ振荡-感觉功能障碍的完整机制链条，将ASD研究视角从神经元拓展到神经胶质互作领域。发现不仅为理解ASD感觉异常提供了新范式，更重要的是揭示了OL/髓鞘可作为ASD治疗的潜在靶点。研究采用的纹理辨别行为学范式为ASD感觉症状评估提供了可靠工具，而clemastine的干预效果为转化医学研究开辟了新途径。这些发现对理解神经发育障碍中髓鞘可塑性的广泛作用具有重要启示意义。