《Cells》：Endogenous Activation of mGlu5 Metabotropic Glutamate Receptors Is Required for Oligodendrocyte Maturation and Myelinogenesis in Mice
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mGlu5代谢型谷氨酸受体（mGlu5）在出生后早期生命阶段高表达并发挥功能，但其在脑发育中的作用仍有待阐明。研究人员现报告称，在出生后第14天（PND 14），mGlu5?/?小鼠的大脑皮层和小脑中，髓鞘相关糖蛋白（MAG）、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（MOG）
mGlu5代谢型谷氨酸受体（mGlu5）在出生后早期生命阶段高表达并发挥功能，但其在脑发育中的作用仍有待阐明。研究人员现报告称，在出生后第14天（PND 14），mGlu5?/?小鼠的大脑皮层和小脑中，髓鞘相关糖蛋白（MAG）、髓鞘少突胶质细胞糖蛋白（MOG）和髓鞘碱性蛋白（MBP）的mRNA和蛋白质水平均出现大幅降低。这些蛋白质的表达反映了中枢神经系统（CNS）中少突胶质细胞的分化和髓鞘形成，这一过程在小鼠出生后第二周尤为显著。在较晚的发育阶段，髓鞘标志物的表达有所恢复，但小脑中的MAG和MBP水平除外，在mGlu5?/?小鼠中这些指标仍然较低。研究人员还观察到，从PND 7至PND 14接受mGlu5受体负性别构调节剂MTEP（3 mg/kg，腹腔注射）治疗的小鼠，其大脑皮层和小脑中的髓鞘蛋白标志物也大幅减少。在PND 14时，接受MTEP治疗的小鼠还表现出运动协调和感觉运动功能的减弱。在从大鼠大脑皮层制备的原代培养物中，MTEP治疗减少了少突胶质细胞的成熟，但未影响少突胶质细胞前体细胞的增殖。这些发现表明，mGlu5受体的内源性激活促进了小鼠出生后发育过程中的髓鞘形成。
髓鞘功能障碍与自闭症谱系障碍等神经发育障碍密切相关，并会导致认知障碍和智力缺陷。少突胶质细胞起源于少突胶质细胞前体细胞（OPC），其分化、迁移与成熟在特定时间点受到严格调控。由于代谢型谷氨酸受体5（mGlu5）在小鼠出生后前两周的脑组织中呈高表达，而这一发育阶段恰好与髓鞘形成的初期一致，且前体细胞及髓鞘形成前少突胶质细胞均表达该受体。前期研究表明，药理学激活mGlu5受体可减轻缺血引起的白质损伤，而抑制该受体则会影响髓鞘生长。然而，mGlu5受体在少突胶质细胞分化和髓鞘形成中的具体作用机制尚未明确。为解开这一问题，研究人员开展了深入研究，旨在揭示内源性mGlu5受体在脑发育早期髓鞘形成中的关键作用。该研究发现证实了mGlu5受体的激活是出生后早期少突胶质细胞成熟和髓鞘形成所必需的，具有重要的基础医学意义，该论文发表在《Cells》杂志上。
研究人员为开展研究主要采用了以下几种关键技术方法：利用mGlu5受体敲除（mGlu5?/?）小鼠模型进行体内研究，并采用负性别构调节剂MTEP进行体内干预；通过免疫印迹和实时荧光定量PCR检测大脑皮层和小脑组织中髓鞘标志物的表达水平；采用免疫荧光染色观察组织与细胞中MBP的表达分布；在出生0至2天的大鼠脑皮层样本来源的原代OPC/少突胶质细胞培养体系中进行体外药物干预实验；通过Sholl分析等形态学方法评估细胞分化与复杂度；并利用负趋地性和转棒实验评估小鼠的感觉运动与运动协调能力。
年龄依赖性变化：mGlu5?/?小鼠中髓鞘/少突胶质细胞标志物的表达
研究人员通过免疫印迹和RT-PCR分析发现，在PND 14时，与野生型小鼠相比，mGlu5?/?小鼠大脑皮层中的MAG、MOG和MBP的mRNA和蛋白质水平均大幅降低，而前体细胞标志物PDGFRα的转录水平没有变化。在小脑中也观察到MOG和MBP的mRNA减少，且MAG、MOG和MBP的蛋白质水平显著降低，同时小脑中的PDGFRα mRNA水平显著增加。免疫荧光染色证实，PND 14时mGlu5?/?小鼠小脑中的MBP免疫染色显著减少。在随后的发育阶段（PND 21和PND 30），大脑皮层中大多数髓鞘标志物水平在mGlu5?/?小鼠中逐渐恢复至正常水平，但在小脑中MAG和MBP蛋白水平持续降低。这表明mGlu5受体的缺失导致出生后早期髓鞘形成迟缓。
mGlu5受体早期药理学阻断对髓鞘蛋白标志物表达的影响
为排除基因敲除引发的代偿机制干扰，研究人员从PND 7至PND 14每日向野生型小鼠腹腔注射mGlu5受体负性别构调节剂MTEP。结果显示，MTEP处理导致小鼠在PND 14时大脑皮层和小脑中MAG、MOG和MBP蛋白水平显著降低。免疫组化分析进一步证实了MTEP处理显著减少了小脑中的MBP免疫染色。这证实了药理学阻断内源性mGlu5受体同样会损害早期的髓鞘形成。
mGlu5?/?小鼠或MTEP处理小鼠运动功能的改变
为了探究髓鞘标志物发育迟缓是否伴随运动行为异常，研究人员进行了行为学测试。结果显示，PND 14时mGlu5?/?小鼠在负趋地性测试中的表现与野生型无显著差异，但在转棒测试中表现出严重的运动协调障碍，该障碍在PND 21持续存在，但在PND 30得到恢复。相比之下，在PND 7至PND 14接受MTEP处理的小鼠不仅在转棒测试中表现出跌倒潜伏期缩短，在负趋地性测试中也表现出转向能力缺陷。表明早期髓鞘形成受损会引发明显的感觉运动功能与运动协调缺陷。
mGlu5受体阻断对OPC/少突胶质细胞原代培养物中细胞增殖和分化的影响
研究人员利用大鼠脑皮层来源的原代培养体系进行体外验证。在增殖培养基中，应用MTEP处理24或48小时未影响Ki67+ Olig2+ 前体细胞的增殖比例。但在分化培养基中，连续五日每天给予MTEP处理显著降低了第4天和第6天MBP+ Olig2+ 成熟少突胶质细胞的比例，且不影响细胞存活率。Sholl分析表明MTEP并未影响细胞的形态复杂性。这证明阻断mGlu5受体直接抑制了少突胶质细胞向成熟髓鞘形成细胞的分化过程，而非通过影响细胞增殖或形态发育。
在讨论与结论部分，研究人员总结指出，在mGlu5?/?小鼠和MTEP处理小鼠中观察到的数据表明，内源性mGlu5受体的激活是出生后前两周少突胶质细胞成熟和髓鞘形成所必需的，但在较晚的时间点（至少在大脑皮层中）该受体的作用变得不再不可或缺。由于原代培养环境中排除了神经元和微胶质细胞，MTEP对少突胶质细胞成熟的直接抑制作用表明，少突胶质细胞自身表达的mGlu5受体足以驱动其成熟，这一过程可能依赖于受体激活后引发的多磷酸肌醇水解和蛋白激酶C（PKC）途径。神经元活动释放的谷氨酸可激活该受体，作为神经元活动与髓鞘形成之间的连接桥梁。此外，早期药理学阻断mGlu5受体不仅导致皮层和小脑的髓鞘形成异常，还伴随显著的运动协调和感觉运动行为障碍，提示增强mGlu5受体活性的药物可能对伴有髓鞘功能障碍的神经发育障碍具有治疗价值。鉴于mGlu5受体在发育期髓鞘形成中发挥的调控机制可能在成年期的髓鞘再生中被重新激活，进一步研究该受体在脱髓鞘等损伤后再生过程中的作用具有重要意义。
