RARB相关疾病转基因小鼠模型揭示纹状体多巴胺系统缺陷与亨廷顿病重叠的转录组特征

《Brain》：Compromised striatal structure and function in mouse models of RARB-related disorder

　　

摘要

视黄酸受体β（RARB）基因的显性变异会导致一种称为RARB相关疾病（RARB-RD）的复杂疾病，其特征为多种先天性异常、全面发育迟缓和肌张力障碍。根据细胞水平的视黄酸转录反应，RARB-RD变异被分类为功能获得性（GOF）或显性负效应（DN）。为研究该疾病的潜在机制，我们生成了分别携带p.R387C或p.L402P RARB-RD变异的转基因小鼠模型，这两个变异先前分别被归类为GOF和DN。

任一RARB-RD变异的纯合小鼠均在围产期死亡，并伴有结肠无神经节症，而杂合小鼠存活并重现了RARB-RD的多项特征。除了小眼症外，Rarb^R387C/+和Rarb^L402P/+小鼠均表现出进行性协调障碍、活动期运动行为增加以及新异物体识别测试中的认知障碍。相比之下，Rarb空等位基因杂合小鼠（Rarb^+/-）未出现这些异常。在脑中，Rarb主要表达于纹状体两大主要投射神经元群体中，这些神经元可通过多巴胺受体D1R/Drd1和D2R/Drd2的表达加以区分。标志物分析显示，两种RARB-RD模型中Drd2表达神经元减少，而Drd1表达神经元无变化。此外，RARB-RD小鼠对氟哌啶醇（一种D2R特异性拮抗剂）的木僵效应表现出部分抗性。这些行为、细胞和多巴胺能缺陷——尽管不包括认知障碍——先前已在Rarb^-/-小鼠中被观察到。

为确定RARB-RD变异的体外效应是否与体内不同的转录特征相关联，我们比较了Rarb^R387C/+、Rarb^L402P/+、Rarb^-/-和Rarb^+/-小鼠及其同窝对照的纹状体转录组。我们发现，杂合RARB-RD变异和纯合空等位基因影响了大量共同的基因子集，且推测的直接RARB靶基因主要表现为下调。值得注意的是，无论基因型纯度如何，RARB-RD变异的转录影响均比空等位基因更为显著。此外，RARB-RD小鼠中的转录变化与亨廷顿病小鼠模型中观察到的变化高度重叠，提示存在影响纹状体神经元存活的共同机制。

我们得出结论，p.R387C和p.L402P变异通过类似机制损害纹状体的完整性和功能，可能通过DN机制实现。大多数神经功能缺陷的逐步出现提示了潜在的干预治疗窗口。我们的结果支持开发针对沉默RARB-RD等位基因的策略。