《Neurobiology of Disease》：Dysregulation of the Schwann cell GABAergic system and Aβ-fibers conduction abnormalities in the sciatic nerve of the mdx mouse model of Duchenne muscular dystrophy
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杜氏肌营养不良症（DMD）是一种由全长肌营养不良蛋白（Dp427）缺失引起的致死性X连锁疾病，其特征是进行性骨骼肌变性，尽管越来越多的证据表明存在更广泛的神经肌肉功能障碍。在本文中，研究人员发现营养不良mdx小鼠坐骨神经中施万细胞（SC）稳态受损。综合分子、免
杜氏肌营养不良症（DMD）是一种由全长肌营养不良蛋白（Dp427）缺失引起的致死性X连锁疾病，其特征是进行性骨骼肌变性，尽管越来越多的证据表明存在更广泛的神经肌肉功能障碍。在本文中，研究人员发现营养不良mdx小鼠坐骨神经中施万细胞（SC）稳态受损。综合分子、免疫荧光、超微结构和电生理学分析表明，与年龄匹配的野生型小鼠相比，6-7周龄mdx小鼠的坐骨神经表现出关键髓鞘蛋白（MBP、P0、PMP22）的下调。尽管SC肌营养不良蛋白亚型（Dp116和Dp71）得以保留，但肌营养不良蛋白相关糖蛋白复合物（DGC）的核心成分，即α-和β-肌营养不良聚糖（dystroglycan）以及肌营养不良蛋白聚糖结合蛋白（dystrobrevin）显著减少。伴随基质金属蛋白酶（MMP）-2和MMP-9的激活，与增强的蛋白水解加工和DGC不稳定一致。这些改变伴随着GABA-A和GABA-B受体以及GABA合成酶GAD65和GAD67的mRNA和蛋白表达降低，表明在SC-轴突界面处的自分泌/旁分泌GABA能信号受到干扰，并进一步得到神经调节蛋白-1/ErbB2信号改变的支持。此外，来自mdx小鼠的感觉Aβ纤维表现出轻度低兴奋性、不应期改变以及对高频刺激的耐受性受损，这与髓鞘完整性受损和电绝缘减弱一致，并得到超微结构证据的支持，即影响部分神经纤维的局灶性髓鞘异常。值得注意的是，在10日龄的mdx小鼠中检查的任何参数均未显示出可检测的改变，表明坐骨神经异常在明显的肌肉变性发生后变得明显。总之，这些发现将坐骨神经确定为DMD中以前未被充分认识的疾病相关改变部位，以及未来治疗研究的潜在靶点。
**杜氏肌营养不良症（DMD）中施万细胞GABA能系统失调与Aβ纤维传导异常：来自mdx小鼠坐骨神经的整合分析**
**1. 研究背景与科学问题**
杜氏肌营养不良症（DMD）是一种由全长肌营养不良蛋白Dp427缺失引起的致死性X连锁遗传病，传统上被视为以进行性骨骼肌退化为特征的肌肉疾病。然而，越来越多的证据表明，DMD涉及广泛的神经肌肉功能障碍，包括神经肌肉接头（NMJ）的结构与功能异常，以及施万细胞（SC）病变。周围神经系统中，SC通过表达Dp116等肌营养不良蛋白亚型，与肌营养不良蛋白相关糖蛋白复合物（DGC）相连，维持髓鞘稳定和轴突-胶质通讯。此外，γ-氨基丁酸（GABA）能信号在SC增殖、分化和髓鞘形成中发挥关键调节作用，通过GABA-A和GABA-B受体介导自分泌/旁分泌通路。在mdx小鼠（DMD经典模型）中，既往研究已报道坐骨神经中基质金属蛋白酶（MMP）-9活性升高导致β-肌营养不良聚糖（β-DG）切割，但SC的GABA能系统是否受损及其与神经传导异常的关系尚不清楚。本研究旨在系统解析mdx小鼠坐骨神经中SC稳态、DGC稳定性、GABA能信号通路及感觉Aβ纤维电生理特征的变化，揭示周围神经在DMD进展中的新角色。
**2. 主要实验技术方法**
研究人员采用6-7周龄和10日龄（P10）的C57BL/10ScSnJ野生型（WT）与C57BL/10ScSn-Dmd
mdx/J mdx小鼠（均购自Jackson Laboratory并内部繁殖）。主要技术包括：①定量实时逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）检测髓鞘蛋白（MBP、P0、PMP22）、MMP-2/9、GABA受体亚基（GABA-Aβ3、GABA-Aα4、GABA-Aδ、GABA-BR1）、GAD65/67、NRG1 I/II/III及ErbB2/3的mRNA水平；②Western免疫印迹分析相应蛋白表达及翻译后修饰；③免疫荧光结合共聚焦显微镜观察蛋白定位与平均荧光强度（MFI）定量；④透射电镜（TEM）评估髓鞘超微结构；⑤离体腓肠神经复合动作电位（CAP）记录，采用TROND刺激方案评估Aβ纤维的兴奋性参数（刺激-反应曲线、强度-时间常数、阈值电紧张、恢复周期等）。
**3. 研究结果**
**3.1 成年mdx小鼠坐骨神经髓鞘蛋白表达显著降低**
qRT-PCR显示，与WT相比，mdx小鼠坐骨神经中MBP、P0、PMP22 mRNA水平显著下调。Western blot证实MBP蛋白（20 kDa和17-18 kDa亚型）减少。共聚焦显微镜下，纵切面显示髓鞘结构紊乱、郎飞结界限模糊，横切面可见MBP免疫荧光变薄、不连续或碎裂。MFI定量证实显著降低。P10小鼠中MBP表达无差异，提示髓鞘改变发生于疾病进展期而非发育早期。
**3.2 成年mdx小鼠DGC复合物显著耗竭**
Western blot显示，尽管SC肌营养不良蛋白亚型（Dp116、Dp71及Dp71βΔ110）表达水平在基因型间无差异，但α-DG、β-DG（全长43 kDa带）及dystrobrevin（DB）蛋白水平显著降低，β-DG的30 kDa切割片段虽有下降趋势但未达显著。免疫荧光显示mdx小鼠中α-DG、β-DG和DB的MFI均显著低于WT。同时，MMP-2和MMP-9的mRNA虽降低，但活性形式蛋白水平显著升高，提示增强的蛋白水解活性导致DGC不稳定。
**3.3 mdx小鼠坐骨神经SC GABA能系统受损**
qRT-PCR显示mdx小鼠中GABA-Aβ3、GABA-Aδ和GABA-BR1 mRNA水平显著降低，GABA-Aα4无差异。Western blot及免疫荧光分别证实相应蛋白水平及MFI显著下降。GABA合成酶GAD65蛋白水平显著降低（双联带，对应磷酸化和非磷酸化形式），GAD67虽降低但未达显著。此外，NRG1 I/II和NRG1 III mRNA降低，ErbB2 mRNA升高，ErbB2蛋白（50-55 kDa胞质片段）显著增加，提示SC营养信号失调。但下游ERK1/2和AKT总蛋白及磷酸化水平在两组间无显著差异，表明信号整合存在缓冲。
**3.4 光镜与电镜揭示mdx小鼠坐骨神经中-大髓鞘纤维损伤**
光镜半薄切片显示mdx小鼠部分神经束内出现髓鞘增厚、碎裂或缺失的纤维，与相对完好的纤维共存。电镜进一步揭示多种髓鞘病理特征：严重髓鞘板层分离、解压缩、多板层漩涡形成压迫轴突、髓鞘内裂隙及空泡样结构，而邻近的髓鞘正常纤维和Remak束（无髓纤维）通常完好。这些异常局限于中-大直径有髓纤维。
**3.5 CAP记录显示mdx小鼠Aβ纤维传导异常**
在离体腓肠神经中，CAP记录聚焦于Aβ纤维（感觉有髓纤维）。mdx小鼠纤维表现出：①刺激-反应曲线斜率显著降低，提示阈值非均匀性改变（脱髓鞘神经病特征）；②强度-时间常数（τSD）无差异，表明基线兴奋性无改变；③电流-阈值关系（I/V）在超极化相斜率增加，提示内向整流增强（I
h电流激活）；④阈值电紧张（TE）在±20%和±40%条件下无显著差异；⑤恢复周期中，不应期阈值升高（1.3 ms时），超常期缺失或减弱（4 ms时），表明副节区密封性差、膜电阻降低，符合局灶性脱髓鞘的电生理表现。
**4. 讨论要点与结论**
讨论部分指出，这些周围神经改变在P10小鼠中缺失，表明其并非发育缺陷，而是继发于肌肉退行性微环境（慢性炎症、MMP激活、DGC失稳）和轴突-胶质信号异常。SC的Dp116和Dp71虽保留，但DGC核心成分减少，提示MMP介导的蛋白水解导致复合物解体，而非SC自主性肌营养不良蛋白缺失。GABA能系统下调与GAD65减少共同提示轴突源GABA供应受损，可能削弱SC的增殖/分化调控。NRG1/ErbB2信号的转录和翻译后失调进一步影响SC支持。尽管上游信号紊乱，下游ERK/AKT通路相对稳定，提示存在代偿机制。Aβ纤维的兴奋性异常与超微结构髓鞘病变一致，可能损害本体感觉传入，导致感觉-运动整合缺陷，这在DMD患者中常被肌肉症状掩盖。
**结论翻译**：本研究将坐骨神经确定为DMD进展过程中以前未被充分认识的疾病相关改变靶点。通过结合分子、超微结构和电生理方法，研究人员证明了影响SC稳态的协调性异常，包括DGC不稳定、髓鞘破坏、GABA能系统改变以及大直径有髓感觉纤维的兴奋性受损。这些数据表明，这些改变很可能主要是由发炎的营养不良性肌肉环境引起的，而不是代表早期原发性事件。尽管驱动这些改变的机制仍有待完全阐明，但维持SC稳态和轴突-胶质细胞通讯可能代表与肌肉导向干预相辅相成的治疗策略。
