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综述:感觉皮层中的学习、预测准确性和神经可塑性
【字体: 大 中 小 】 时间:2025年07月16日 来源:Current Opinion in Neurobiology 4.8
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这篇综述系统阐述了钙黏蛋白超家族(Cadherins/Pcdhs)在神经环路构建中的核心作用,揭示了其通过选择性trans-结合、组合表达及自我/非我识别机制调控突触特异性(synapse specificity)的分子逻辑,为理解神经发育疾病(如自闭症、癫痫)提供新视角。
神经环路精确组装的核心在于突触特异性——神经元能识别正确伙伴并建立具有明确信号特性的连接。钙黏蛋白超家族(Cadherin superfamily)作为最功能多样的细胞粘附分子家族之一,其成员通过钙依赖性EC结构域介导细胞间相互作用,调控从神经突导向到突触可塑性的全过程。视网膜和海马的研究表明,经典钙黏蛋白(Cdh9/Cdh8)通过异嗜性结合指导方向选择性环路(DS-circuit)的层状靶向,而δ-原钙黏蛋白(Pcdh19)与CDH2形成trans-突触二聚体调控苔藓纤维突触的长期增强(LTP)。
小鼠视网膜内层呈现了钙黏蛋白调控突触特异性的典范。ON/OFF亚层的分层结构中,II型钙黏蛋白(如CDH9/CDH8)通过组合表达指导双极细胞轴突靶向:CDH9+双极细胞选择性投射到ON亚层与DS-RGCs(方向选择性视网膜节细胞)树突连接,而CDH8+亚型则靶向OFF亚层。三突变体Cdh6-Cdh9-Cdh10导致腹侧运动检测环路崩溃,揭示钙黏蛋白通过"分子逻辑门"协同工作。单细胞转录组进一步发现I型钙黏蛋白CDH4决定OFF亚层RGCs的树突靶向和光偏移响应特性。
钙黏蛋白不仅决定伙伴选择,还精细调控突触成熟。海马CA3-CA1环路中,突触前Cdh9与突触后Cdh6/Cdh10的trans-相互作用维持树突棘密度和LTP>200%的强突触效能。X连锁Pcdh19的杂合突变导致女性特异性癫痫,其"错配模型"解释为:突变型PCDH19-CDH2二聚体无法与野生型正常结合,造成苔藓纤维突触小泡减少和神经递质释放概率降低。这种突触缺陷还会跨细胞影响网络振荡频率,为癫痫病理提供机制解释。
簇状原钙黏蛋白(cPcdhs)通过惊人的多样性(58个亚型)实现自我/非我识别。视网膜星爆无长突细胞中,Pcdh-γs介导树突自我回避——相同细胞分支接触后发生排斥性退缩,而Pcdhg敲除导致分支异常交叉。皮质星形胶质细胞则依赖单一亚型Pcdh-γC3完成自我识别以扩展分支领地。表观调控决定cPcdhs表达模式:嗅觉神经元随机表达多亚型实现轴突重叠,而5-HT神经元确定性表达Pcdhac2促使同型轴突排斥。克隆相关锥体神经元中,cPcdh相似性反而降低突触连接概率,这种"亲缘回避"可能通过cohesin介导的环挤压机制实现。
钙黏蛋白超家族通过时空特异性表达和组合互作构建了神经连接的分子语法。未来结合跨突触追踪与单细胞测序技术,解析全脑尺度钙黏蛋白编码将揭示更普适的环路组装原则,并为神经发育障碍提供精准干预靶点。
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