GABA能神经元中Ephrin-B2缺失通过前额叶皮层单细胞转录组差异诱导认知缺陷

研究人员针对Ephrin-B2(EB2)信号在抑制性神经元中的功能机制这一科学问题，通过构建vGAT-Cre;Ephrin-B2loxP小鼠模型，结合单核RNA测序(snRNA-seq)和功能超声成像(fUS)等技术，首次揭示了EB2缺失导致前额叶皮层(PFC)出现新型CPA6+抑制性神经元亚群，破坏兴奋/抑制(E/I)平衡，影响PFC-丘脑网状核(RNT)功能连接，最终引发认知障碍。该研究为神经精神疾病的机制研究提供了新靶点，发表于《BMC Biology》。

　　

在大脑精密运作的神经环路中，GABA能抑制性神经元如同交响乐团的指挥，通过精确调控兴奋/抑制(E/I)平衡来维持认知功能的和谐乐章。然而，当这些神经元中的关键分子Ephrin-B2(EB2)出现异常时，这场神经交响乐就会走调——这正是许多神经精神疾病如精神分裂症和阿尔茨海默病中常见的病理特征。尽管EB2在兴奋性神经元中的作用已被广泛研究，但它在抑制性神经元中的"指挥棒"功能仍是个未解之谜。

上海交通大学的研究团队在《BMC Biology》发表的重要研究中，揭开了这个谜团。他们发现，当特异性敲除GABA能神经元中的EB2时，小鼠不仅表现出显著的认知缺陷，其前额叶皮层(PFC)这个"认知中枢"还出现了令人惊讶的细胞组成变化——一群本不该存在于成体PFC的CPA6⁺抑制性神经元异常出现。这群"不速之客"可能正是导致认知功能障碍的罪魁祸首。

为全面解析这一现象，研究人员采用了多学科交叉的研究策略：通过病毒介导的基因操作在特定脑区恢复EB2表达；采用微电极阵列记录技术分析突触可塑性变化；运用功能超声成像(fUS)观察全脑功能连接；最引人注目的是单核RNA测序(snRNA-seq)技术，使团队能在单细胞分辨率下绘制PFC的转录组图谱。

研究结果揭示了一系列重要发现：

【认知缺陷与PFC功能异常】EB2-vGAT^Cre小鼠在物体识别测试(NOR)中表现出明显认知障碍，同时PFC中配对脉冲抑制(PPR)异常，提示短期突触可塑性受损。功能连接分析显示PFC与丘脑网状核(RNT)的功能连接显著减弱。

【细胞组成与转录组重塑】snRNA-seq分析发现EB2缺失导致PFC中抑制性神经元比例异常增加(从19.45%升至34.93%)，打破E/I平衡。更惊人的是发现了一个新型抑制性神经元亚群Int_6(CPA6⁺)，这类神经元在对照组中几乎不存在。

【关键调控机制】SCENIC分析锁定Pbx1和Meis1这对转录因子在CPA6⁺神经元中的核心调控作用，RNAscope验证了它们在EB2缺失后的异常高表达。这些变化可能通过影响突触发育、神经递质运输等通路导致认知障碍。

【疾病相关性】差异表达基因与人类全基因组关联研究(GWAS)中的认知障碍和焦虑相关基因高度重叠，如Apoe、Nrg1等，为理解这些疾病的分子机制提供了新视角。

这项研究的突破性在于首次系统阐明了EB2在抑制性神经元中的多重作用：既是维持正常E/I平衡的"稳定器"，又是阻止异常神经元迁移的"守门人"，还是调控关键转录网络的"总开关"。发现的CPA6⁺神经元亚群为神经精神疾病提供了新的生物标志物和治疗靶点。特别值得注意的是，在PFC中特异性恢复EB2表达就能逆转认知缺陷，这为开发精准干预策略指明了方向。

从更广阔的视角看，该研究建立了一个从分子到行为的多层次研究范式，将单细胞组学技术与环路功能分析有机结合，为解析复杂脑疾病的机制提供了方法论范例。未来研究可进一步探索CPA6⁺神经元的精确环路定位，以及Pbx1/Meis1调控网络下游的具体效应分子，这些都可能成为神经精神疾病诊疗的新突破口。