小脑浦肯野细胞功能障碍在SCA6小鼠空间导航缺陷中的作用及Gq-DREADD干预研究

本研究针对脊髓小脑共济失调6型（SCA6）认知功能障碍机制尚不明确的难题，通过构建SCA684Q/84Q转基因小鼠模型，综合运用行为学测试、在体电生理记录和形态学分析技术，首次发现SCA6小鼠在运动症状出现前即表现出显著的空间导航障碍，并揭示其与小脑浦肯野细胞（PC）放电规律性异常和轴突肿胀增多密切相关。创新性地采用Gq-DREADD技术激活PC细胞，成功改善了放电规律性并部分挽救了空间认知缺陷，为SCA6的临床干预提供了新策略。研究成果发表于《Neurobiology of Disease》。

　　

在神经退行性疾病研究领域，脊髓小脑共济失调6型（SCA6）一直被认为是一种主要影响运动功能的疾病，患者表现为进行性共济失调、平衡障碍和言语不清。然而，临床观察逐渐发现，SCA6患者也可能出现认知功能方面的损害，包括视觉记忆、言语流畅性和执行功能等方面的障碍。这种认知功能障碍的发生机制及其与小脑浦肯野细胞（Purkinje cell, PC）病变的关系却鲜为人知。更重要的是，目前针对SCA6尚无有效治疗方法，深入探究其病理机制对于开发新的治疗策略至关重要。

在这项发表于《Neurobiology of Disease》的研究中，Michelle Gr?mmke及其团队利用基因工程技术构建了SCA6 Triple小鼠模型（SCA6^84Q/84Q/Cas9^+/+/Pcp2-cre），这种小鼠携带人源化扩展CAG重复序列（84Q），能够模拟SCA6的遗传和表型特征。研究人员通过一系列精巧的实验设计，首次系统揭示了SCA6认知功能障碍的早期表现及其细胞机制，并探索了潜在的治疗干预方法。

研究团队主要采用了以下几种关键技术方法：通过Morris水迷宫和星形迷宫行为学测试评估空间导航能力；使用加速旋转棒测试检测运动协调性；采用在体多通道电生理记录技术分析浦肯野细胞自发简单锋电位放电特性；利用免疫组织化学方法检测轴突肿胀（ torpedoes）的形成；应用化学遗传学技术（Gq-DREADD）调控特定神经元活动。所有实验均使用SCA6 Triple小鼠和相应对照组，动物 procedures 获得当地伦理委员会批准。

研究结果方面，首先在"SCA6 triple小鼠出现早发性空间记忆缺陷"部分，研究人员发现5月龄SCA6小鼠在Morris水迷宫中表现出明显的空间导航障碍，而此时其运动功能尚未出现异常。在星形迷宫中也观察到轻度缺陷，表明空间认知障碍是SCA6的早期特征。

在"SCA6 triple小鼠表现出异常的浦肯野细胞简单锋电位放电"部分，电生理记录显示SCA6小鼠的浦肯野细胞从3月龄起就表现出放电规律性显著降低（CV和CV2值升高），尽管平均放电频率与对照组无差异。这种异常放电在疾病各个阶段持续存在，表明它是SCA6的早期和持续性特征。

在"SCA6 triple小鼠显示近端浦肯野细胞轴突肿胀增加"部分，形态学分析发现SCA6小鼠在小脑Crus I、Crus II、小叶3和小叶8等多个区域都表现出轴突肿胀数量显著增加，这种变化在3月龄时就已出现，进一步证实了SCA6的早期病理改变。

最令人振奋的是在"浦肯野细胞刺激挽救SCA6 triple小鼠的空间导航障碍"部分，研究人员通过Gq-DREADD技术特异性激活浦肯野细胞，不仅改善了细胞的放电规律性，还部分挽救了空间导航缺陷，使SCA6小鼠的表现恢复到对照组水平。这一干预效果表明，浦肯野细胞功能障碍确实是SCA6认知缺陷的重要原因。

研究结论和讨论部分强调，这项工作首次证明了SCA6存在早发性空间导航障碍，这种认知缺陷甚至先于运动症状的出现。浦肯野细胞放电规律性异常和轴突肿胀形成是SCA6的早期病理特征，可能与P/Q型钙通道（P/Q-type Ca²⁺-channel）与钙激活钾通道（Ca²⁺-activated K⁺-channels）的偶联异常有关。通过Gq-DREADD干预成功改善认知功能，不仅为理解SCA6的病理机制提供了重要见解，也为开发新的治疗策略指明了方向——针对浦肯野细胞活动进行调控可能成为治疗SCA6认知障碍的有效方法。

这项研究的重要意义在于它将SCA6的病理研究从传统的运动功能障碍扩展到了认知领域，提出了"小脑认知综合征"在SCA6中的具体表现和机制。同时，研究结果提示临床医生应该重视SCA6患者的认知功能评估，特别是在疾病早期阶段。从治疗角度看，化学遗传学等神经调控技术可能为SCA6及其他小脑相关认知障碍的治疗开辟新的途径。