肌营养不良症mdx小鼠中枢神经生理学改变与海马内源性NMDA受体配体D-天冬氨酸水平降低相关

这篇研究揭示了杜氏肌营养不良症（DMD）模型mdx小鼠海马区D-天冬氨酸（D-Asp）水平显著降低与神经发育异常的关系。通过高效液相色谱（HPLC）分析，首次发现胚胎期D-Asp减少伴随L-丝氨酸（L-Ser）下降及L-谷氨酰胺/谷氨酸（L-Gln/Glu）比值升高，成年期则出现D-丝氨酸（D-Ser）和谷氨酸能通路相关氨基酸的持续异常。这些发现为DMD相关认知障碍的机制提供了新见解，提示靶向D-氨基酸代谢可能成为治疗策略。

　　

引言：DMD的多系统影响与神经异常

杜氏肌营养不良症（DMD）是由X染色体上DMD基因突变导致的进行性肌肉萎缩疾病，患者常伴随神经行为异常和认知缺陷。缺乏全长肌营养不良蛋白（Dp427）会影响从子宫期开始的神经生理过程，导致前额叶皮层、海马和小脑等脑区神经环路异常。近期研究发现，血清D-天冬氨酸和D-丝氨酸（内源性谷氨酸受体配体）水平与精神分裂症、脊髓性肌萎缩等疾病相关，提示其在神经发育中的作用。

材料与方法：探索氨基酸代谢

研究采用野生型和mdx小鼠（DMD模型），通过HPLC分析胚胎期（E18）和成年期（6-7周）前额叶皮层、海马、小脑、脊髓及血清中D-/L-氨基酸水平。qRT-PCR检测D-天冬氨酸氧化酶（DDO）、丝氨酸消旋酶（SRR）和D-氨基酸氧化酶（DAO）的基因表达。

结果：海马区的显著改变

1. 1.

   胚胎期异常：E18 mdx小鼠海马D-Asp显著降低（p=0.003），L-Ser减少（p=0.0106），L-Gln/Glu比值升高（p=0.0244），提示谷氨酸能信号早期紊乱。

2. 2.

   成年期持续缺陷：成年mdx小鼠海马L-Asp（p=0.0175）、L-Glu（p=0.017）和L-Gln（p=0.0006）水平下降，D-Ser（p=0.073）和L-Ser（p=0.053）接近显著降低。

3. 3.

   脊髓特异性变化：成年mdx小鼠脊髓D-Asp显著减少（p=0.029），可能与运动神经元功能受损相关。

4. 4.

   酶表达未受影响：DDO、SRR和DAO的mRNA水平在mdx与野生型间无差异，提示氨基酸水平变化可能源于代谢紊乱而非基因表达改变。

讨论：从神经元到星形胶质细胞的机制

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  发育关键期：D-Asp在胚胎期高表达，其减少可能通过NMDAR和代谢型谷氨酸受体5（mGluR5）影响海马神经环路形成。

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  星形胶质细胞的核心作用：Dp427缺失导致星形胶质细胞中水通道蛋白4（AQP4）和Kir4.1通道稳定性降低，影响谷氨酸摄取和代谢支持，加剧神经元功能障碍。

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  代谢与氧化应激：mdx小鼠海马葡萄糖代谢异常和超氧化物歧化酶活性升高，可能与D-Asp介导的线粒体功能失调有关。

未来方向：治疗潜力与挑战

补充D-Asp在精神疾病模型中显示改善认知的潜力，但需优化给药方案。同时靶向D-Ser和谷氨酸能通路可能更有效。研究局限性在于mdx小鼠神经症状较人类温和，需进一步验证功能挽救效果。

结论：氨基酸失衡与DMD神经病理的关联

本研究首次将海马D-/L-氨基酸代谢紊乱与mdx小鼠神经生理异常联系起来，为理解DMD相关认知缺陷提供了新视角，支持开发靶向氨基酸代谢的治疗策略。