《Neurobiology of Disease》：Spatial transcriptomics maps region and isoform specific brain alterations in
mdx and
mdx4cv models of Duchenne muscular dystrophy
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空间转录组学（Spatial transcriptomics）绘制了杜氏肌营养不良（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）动物模型中全脑范围的基因表达改变。缺失全长 Dp427 抗肌萎缩蛋白异构体诱导了跨脑区可区分的髓鞘（myeli
空间转录组学（Spatial transcriptomics）绘制了杜氏肌营养不良（Duchenne Muscular Dystrophy, DMD）动物模型中全脑范围的基因表达改变。缺失全长 Dp427 抗肌萎缩蛋白异构体诱导了跨脑区可区分的髓鞘（myelin）相关改变；联合缺失 Dp427 与较短的 Dp140 异构体使髓鞘相关上调更广泛地分布于全脑。Dp427 缺失导致氧化磷酸化（Oxidative Phosphorylation, OXPHOS）通路出现脑区特异性改变；联合缺失 Dp427 与 Dp140 则广泛抑制线粒体基因表达。研究人员利用 10× Genomics Visium 空间转录组技术，在 mdx（缺失 Dp427）与 mdx4cv（缺失 Dp427 与 Dp140）小鼠脑中揭示：异构体特异性缺失通过区域依赖方式重编程髓鞘形成与能量代谢转录程序，为 DMD 相关认知与神经发育障碍的分子机制提供了空间分辨层面的证据。
研究背景与立项依据
杜氏肌营养不良（DMD）是由 DMD 基因无义或移码突变导致抗肌萎缩蛋白（dystrophin）缺失的 X 连锁神经肌肉病。除进行性肌萎缩外，患者常伴认知功能下降、注意力缺陷多动障碍（ADHD）、孤独症谱系障碍（ASD）等神经精神表型。DMD 基因通过多个启动子产生脑内异构体，包括全长 Dp427c/p 与较短 Dp140、Dp71、Dp40。传统 mdx 小鼠仅缺失 Dp427，保留短异构体，难以模拟远端突变所致重症认知表型；且既往转录组缺乏空间分辨率，无法区分脑区特异贡献。为解析不同异构体缺失的空间转录后果，研究人员在出生后早期对野生型（WT）、mdx 与 mdx4cv 雄性小鼠脑进行空间转录组学分析。
研究人员通过开展空间分辨转录组测序与区域注释，发现：Dp427 缺失引起海马与杏仁核髓鞘基因上调、纤维束下调，以及多数脑区氧化磷酸化基因上调（丘脑与同型皮层除外）；额外缺失 Dp140 则导致髓鞘程序广泛上调、线粒体呼吸链基因近乎全脑抑制，且丘脑、同型皮层、海马中神经发育障碍（NDD）相关基因显著富集。该研究首次以空间分辨率揭示 DMD 脑损伤的区域与异构体双重特异性，为认知并发症机制与潜在靶点提供依据。
主要关键技术方法
研究人员采用雄性 C57BL/6J 背景 WT、mdx、mdx4cv 小鼠各 3 只，取生后第 14–17天脑矢状切片行 10× Genomics Visium 空间基因表达捕获；经图像比对、scVI/scANVI 跨批次脑区标签迁移与 Leiden 聚类，依据 Allan Mouse Brain Atlas 注释 16 个脑区；使用 MAST 障碍两阶段模型做区域内差异表达并校正批次与检测基因数；以 clusterProfiler 做 GO 与 GSEA 富集；借 SysNDD 数据库注释 NDD 基因；用 decoupleR/CollecTRI 推断转录因子（TF）活性；基于 MitoCarta3.0 计算呼吸链复合体Ⅰ–Ⅴ模块评分。
研究结果
3.1 空间转录组脑区图谱构建
通过无监督聚类与标签迁移，研究人员获得 3 万余基因、3 万余位点的整合图谱，注释出海马、杏仁核、丘脑、同型皮层等 16 区（小脑因转录回收低被排除），证明数据可支撑区域水平比较。
3.2 Dp140 缺失引发更广转录扰动
WT 对比 mdx4cv 的差异基因数显著多于 WT 对比 mdx；mdx4cv 中丘脑、同型皮层、海马富集更多 NDD 相关差异基因。顶级差异基因含 Atp5k、Ndufa3、Cox7c（线粒体）与 Mbp、Mobp、Mal、Mog（髓鞘），后者上调特异于 Dp140 缺失。
3.3 丘脑髓鞘程序在 Dp140 缺失后增强
轴突成鞘（axon ensheathment）通路在 mdx 仅部分脑区正富集、纤维束负富集；mdx4cv 则全脑正富集。Myt1 与 Nkx2-2 在纤维束于 mdx 下调、mdx4cv 反转上调；杏仁核则两模型均增强。表明髓鞘转录调控具脑区与异构体依赖性。
3.4 脑区特异性能量代谢重编程
mdx 中电子传递链（ETC）签名多脑区上调，丘脑与同型皮层例外；mdx4cv 出现复合体Ⅰ–Ⅴ与糖酵解通路的广泛下调，丘脑最显著。空间评分显示高代谢活性集中于丘脑网状核与中央皮质下区。
讨论与结论翻译
研究人员讨论指出，缺失抗肌萎缩蛋白引发并非全脑均一的转录改变，而是依脑区与缺失异构体类型收敛于髓鞘/少突胶质细胞生物学与氧化磷酸化两条主轴。mdx4cv 转录扰动更广，与临床远端突变患者更重认知损害一致。Dp140 在发育脑高表达，其缺失可能干扰突触发生与谷氨酸能传递。局限包括未分析小脑、单时间点（P14）、mRNA–蛋白不完全对应、Visium 位点含多细胞致细胞类型分辨有限。
研究结论：抗肌萎缩蛋白缺失产生脑内区域特异转录改变，而非均等影响全脑，主要聚焦于髓鞘与少突胶质细胞相关程序及氧化磷酸化；这些改变取决于所缺异构体类型，并在 mdx 与 mdx4cv 间表现不同。其模式与远端突变患者更重认知障碍相符，所提供分子基础可助后续机制界定与靶点探索。
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把解读改写成可投稿的审稿意见 深入分析髓鞘与线粒体通路的交互机制 把解读改写成可投稿的审稿意见 深入分析髓鞘与线粒体通路的交互机制
