《Scientific Reports》：Negr1 deficiency alters glutamate signalling and kynurenine pathway in a mouse model of psychiatric disorders
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本研究针对精神疾病相关基因NEGR1影响神经递质系统的机制尚不明确的问题，开展了Negr1缺陷小鼠模型中NMDA受体功能与犬尿氨酸代谢通路的研究。研究发现Negr1缺陷导致急性MK-801诱导的运动反应增强但快速行为耐受减弱，伴随NMDA受体亚基表达和犬尿氨酸代谢物的性别特异性改变，揭示了Negr1通过调节兴奋-抑制平衡影响谷氨酸能信号传导的新机制，为理解精神疾病的性别差异提供了新视角。
在当今社会，精神疾病如焦虑症、重度抑郁症、双相情感障碍和精神分裂症影响着全球约8亿人，严重损害患者的生活质量。这些疾病具有复杂的病因，其中遗传因素扮演着重要角色。神经元生长调节因子1（Neuronal growth regulator 1, NEGR1）基因作为细胞粘附分子，在神经发育、突触形成和可塑性中起关键作用，全基因组关联研究已将其确定为多种精神和神经发育障碍的风险基因。然而，NEGR1如何影响行为及神经递质系统的具体机制仍不清楚。
先前研究表明，Negr1缺陷小鼠的海马切片中MK-801（地佐环平）在NMDA受体上的结合密度增加，提示Negr1缺陷大脑中N-甲基-D-天冬氨酸受体可用性增高。鉴于NMDA受体在突触可塑性、学习和记忆中的核心作用，谷氨酸能系统成为连接Negr1与精神疾病表型的关键通路。同时，犬尿氨酸通路将色氨酸代谢为神经活性化合物，如作为NMDA受体拮抗剂的犬尿喹啉酸和作为激动剂的喹啉酸，这些代谢物的失衡与精神疾病和神经退行性疾病有关。
由Carolin Kuuskmae、Kaie Mikheim、Narges Mohammadrahimi、Kalle Kilk、Maria Kaare、Mohan Jayaram、German Ilnitski、Este Leidmaa、Mari-Anne Philips和Eero Vasar组成的研究团队在《Scientific Reports》上发表了最新研究成果，通过Negr1缺陷小鼠模型，探究了Negr1缺陷如何影响行为及其背后的分子机制，特别聚焦于谷氨酸能信号传导和犬尿氨酸通路代谢。
研究人员采用了多层次研究方法：通过开放场实验评估小鼠对NMDA受体拮抗剂MK-801的行为反应；使用RT-qPCR分析大脑不同区域NMDA受体亚基基因表达；应用高效液相色谱-质谱联用技术测定犬尿氨酸通路代谢物和谷氨酸水平。研究涉及三个独立的小鼠队列，包括2月龄（用于行为实验）、5月龄和7月龄（用于代谢物分析）的雄性和雌性野生型与Negr1缺陷小鼠。
Effect of Repeated Treatment with MK-801 on Locomotor Activity
行为学分析显示，急性MK-801给药在药物初治的Negr1缺陷雄性小鼠中引发了比野生型对照更强的运动反应。然而，在重复给药过程中，Negr1缺陷雄性小鼠表现出行为反应减弱和快速行为耐受进展减缓，表明NMDA受体敏感性改变。雌性小鼠则表现出与雄性不同的反应模式，对MK-801效应的快速衰减，且无基因型效应。
Changes in NMDA-Related Gene Expression
基因表达分析揭示了NMDA受体亚基表达的性别和脑区特异性变化。在雄性小鼠海马中，Negr1缺陷小鼠的Grin2a和Grin2b表达上调，而MK-801给药使这些亚基的表达正常化至野生型水平。在雌性小鼠前额叶皮层中，MK-801处理导致Negr1缺陷小鼠的Grin1表达显著降低。
Correlational Analysis of Kynurenine Pathway Metabolites
相关分析显示，犬尿氨酸通路代谢物之间存在多种保守且具有生物学意义的关联。野生型和Negr1缺陷小鼠中都观察到喹啉酸和黄尿酸之间的正相关，以及前额叶皮层中谷氨酸与喹啉酸的正相关。Negr1缺陷小鼠还表现出特定的代谢物关联模式，如雌性Negr1缺陷小鼠前额叶皮层中喹啉酸与黄尿酸的强相关性。
Changes in the Kynurenine Pathway and Glutamate Levels
代谢物测定发现，Negr1缺陷导致前额叶皮层中代谢物的性别特异性改变：雄性小鼠黄尿酸和谷氨酸水平显著升高，而雌性小鼠喹啉酸、黄尿酸和谷氨酸水平显著降低。海马区代谢物水平无显著变化。血浆分析显示，随着年龄增长，基因型相关的代谢变化更加明显。
研究结论表明，Negr1缺陷导致谷氨酸能信号传导、对NMDA受体拮抗的行为反应以及犬尿氨酸通路代谢的显著性别特异性改变。这些效应具有脑区和性别依赖性，强调了在模拟神经精神疾病时考虑生物性别和遗传背景的重要性。研究结果提示Negr1影响NMDA受体可用性和动力学，导致对谷氨酸能紊乱的敏感性改变和耐受发展。区域特异性的犬尿氨酸代谢物变化突出了Negr1缺陷大脑中神经免疫代谢与谷氨酸能功能之间的可能联系。
这些发现为理解与Negr1相关的神经生物学机制提供了新见解，并支持其作为连接遗传风险、谷氨酸调节紊乱和精神病性别依赖性易感性的分子节点的相关性。针对Negr1相关通路可能为理解和最终减轻精神疾病中谷氨酸相关功能障碍开辟新途径。研究还强调了在神经生物学研究中纳入雄性和雌性动物的重要性，以及精神疾病研究中考虑性别特异性机制的必需性。
研究的局限性包括基因表达评估在行为适应MK-801后进行，限制了行为变化与分子变化之间的直接因果关系推断。未来研究可在行为表型差异最明显的特定时间点（雄性第5天，雌性第3天）评估基因表达，以完善基因表达动态的时间分辨率。此外，本研究仅检测了转录水平的变化，未直接评估蛋白质丰度或受体功能，需要补充生化或电生理学方法。
