5-HT2C受体功能缺失对脊髓损伤后运动行为的性别特异性调控机制研究

【字体：大中小】 时间：2025年09月30日 来源：Frontiers in Neural Circuits 3.0

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　　本文系统揭示了5-HT2C受体（5-HT2CR）在运动调控中的关键作用，通过基因敲除（KO）模型结合行为学、电生理和蛋白分析，首次证实该受体缺失可显著降低脊髓损伤（SCI）后痉挛活动，并揭示其表达受性别、基因型和损伤状态三重调控，为靶向5-HT2CR的性别差异化治疗策略提供理论依据。

引言

5-羟色胺（5-HT）是调节脊髓运动功能的重要神经调质，其通过5-HT₂受体家族（包括5-HT_2A、5-HT_2B和5-HT_2C亚型）调控运动神经元（MN）兴奋性。其中，5-HT_2C受体（5-HT_2CR）在自主运动（如步态、协调性）和非自主运动（如痉挛）中均发挥重要作用，但其在脊髓损伤（SCI）后的性别特异性调控机制尚不明确。本研究通过比较5-HT_2CR功能缺失的基因敲除（KO）小鼠与野生型（WT）小鼠在损伤前后的行为学、电生理和分子表达差异，深入探讨该受体在运动调控中的功能及其临床转化潜力。

材料与方法

研究使用成年C57BL/6J野生型（WT）和B6.129-Htr2c^tm1Jul/J基因敲除（KO）小鼠（杰克逊实验室），包含雄性和雌性个体。脊髓损伤模型通过T10水平完全横断建立，损伤后10周定义为慢性期。行为学评估包括：Basso小鼠量表（BMS）评估运动功能恢复；DigiGait?跑步机系统分析步态参数；握力测试评估四肢肌肉强度。电生理实验采用离体骶髓制备和在体屈曲撤回反射记录，分别检测痉挛样活动和长时程反射（LLR）。蛋白表达通过Western Blot分析腰髓和骶髓组织中5-HT_2CR和5-HT_2AR的相对表达量，以GAPDH为内参标准化。

结果

未损伤小鼠的运动功能

KO小鼠表现出前向 locomotion 中的力量与稳定性下降

DigiGait?分析显示，KO小鼠的步态组成存在性别和基因型特异性差异。雄性KO小鼠前肢摆动期减少14.4%，制动期增加12.9%，后肢摆动期减少6.9%，站立期增加6.9%。雌性KO小鼠后肢摆动期减少6.1%，站立期相应增加。这些变化表明KO小鼠通过增加双肢支撑时间代偿近端肌力减弱。此外，KO小鼠的站姿宽度和中线距离显著缩小，提示其稳定性降低。相关性分析证实小鼠体长和体宽与步态参数（如站姿宽度、中线距离）显著相关，表明体型是影响步态的重要因素。

雌性KO小鼠后肢和全肢握力下降

握力测试中，雌性KO小鼠后肢平均握力降低20.4克，最大握力降低21克，全肢平均握力较雄性KO小鼠低29.8克。这一结果提示5-HT_2CR缺失主要影响雌性小鼠的远端肌力，而雄性小鼠未表现显著差异，反映了性别特异性肌力调控机制。

脊髓损伤后的运动功能

KO小鼠在离体实验中表现出更少的痉挛样活动

离体骶髓制备中，雄性KO小鼠的LLR活动较雄性WT小鼠降低0.92 mV·sec，而雌性组无显著差异。此外，雌性WT小鼠的LLR活动较雄性WT小鼠低0.56 mV·sec，表明性别和基因型共同调节损伤后痉挛强度。这一结果支持5-HT_2CR在促进MN持久内向电流（PIC）和超反射中的作用。

Western Blot揭示蛋白表达的性别与基因型特异性调控

损伤后雌性WT小鼠腰髓和骶髓的5-HT_2CR表达显著下降，而雌性WT和KO小鼠腰髓的5-HT_2AR表达上调。未损伤雌性KO小鼠腰髓5-HT_2AR表达高于雌性WT，但雄性KO小鼠表达更低，表明性别依赖性补偿机制。受体分布分析显示，未损伤雌性小鼠骶髓5-HT_2AR表达高于腰髓，提示区域特异性调控。

雄性KO小鼠在在体实验中表现出更少的超反射

在体屈曲撤回反射记录中，雄性KO小鼠胫骨前肌（TA）的LLR活动较雄性WT小鼠降低0.0029 mV·sec，而腓肠肌（LG）无变化。雌性组无显著差异，再表明性别和肌肉特异性响应模式。

BMS评估显示基因型间无 gross motor 恢复差异

所有损伤小鼠BMS评分均低于2（仅踝关节活动无协调步态），证实横断完全且无自发运动功能恢复，排除基因型对宏观恢复的干扰。

讨论

本研究通过多维度实验证实5-HT_2CR在调节运动行为中具有核心作用：在未损伤状态下，该受体缺失导致轻微步态异常和肌力下降，尤以雌性小鼠为著；在SCI后，其缺失显著降低痉挛活动，且该效应具有性别特异性（雄性更显著）。分子机制上，5-HT_2CR表达受损伤状态主导，而5-HT_2AR表达则受性别、基因型和损伤状态三重调控，雌性KO小鼠通过5-HT_2AR上调实现功能补偿。这些发现强调了将性别作为生物学变量纳入治疗策略设计的必要性，并为靶向5-HT_2CR的精准抗痉挛疗法提供依据。