KCNC3 R424H突变小鼠模型揭示小脑神经炎症与浦肯野细胞退变的关联

《Acta Neuropathologica Communications》：Neurodegeneration and inflammation in a novel spinocerebellar ataxia 13 preclinical model

　　**摘要**神经炎症是神经退行性疾病的关键病理特征。脊髓小脑性共济失调13型（SCA13）是一种异质性共济失调，具有多种等位变异，表型各异。它们均属于神经退行性疾病，目前尚无有效治疗方法。我们先前的研究发现，人类KCNC3基因突变是SCA13的致病原因，其中R423H等位变异型特异性地驱动早发性神经退变。然而，SCA13中炎症反应的精确性质及其与神经退变的关联尚不明确。为解决这一问题，我们利用CRISPR/Cas9技术在小鼠中构建了一个单一的Kcnc3 R424H突变（类似于人类SCA13 KCNC3 R423H等位变异）。我们进行了详尽的表型分析，包括多个时间点的运动功能（步态、震颤、协调性、平衡能力）以及脑分区/小脑体积评估。随后，我们研究了浦肯野细胞的神经退行性丧失以及小脑内的炎症反应（星形胶质细胞和小胶质细胞）和全身性炎症反应（血浆细胞因子水平）。在3和6月龄时，R424H小鼠表现出严重的神经运动功能障碍，包括高频震颤、异常步态和跌倒潜伏期缩短。电生理检查显示浦肯野细胞自发放电失调。病理学检查证实了进行性的浦肯野细胞退变和小脑萎缩。关键的是，我们在R424H小鼠的小脑中观察到小胶质细胞和星形胶质细胞的明显激活。皮尔逊相关分析显示，存活浦肯野细胞数量与炎症激活标志物之间存在强烈的负相关关系。综上所述，我们的R424H转基因小鼠建立了一个由电压门控钾离子通道功能障碍引起脑发育不良和神经退变的新模型，模拟了SCA13^R423H的表型，表现出显著的电机缺陷、明显的浦肯野细胞丧失、小脑炎症和萎缩。本研究强烈提示，炎症免疫细胞的异常激活，尤其是星形胶质细胞和小胶质细胞，与小脑中浦肯野细胞的死亡相关。我们提出，所观察到的这种神经炎症可能在驱动SCA13神经退变进展中发挥着重要且可能具有攻击性的作用。