海马体和新皮质中 Aeg-1 基因缺失对小鼠认知与情绪的影响及机制探索

《Cell Death & Disease》：Hippocampus- and neocortex-specific deletion of Aeg-1 causes learning memory impairment and depression in mice

为探究 AEG-1 在中枢神经系统的生理作用，研究人员构建小鼠模型，发现 Aeg-1n/nCre+小鼠学习记忆受损且有抑郁样行为，为相关疾病研究提供新视角。

　　

在神经科学的研究领域中，大脑的奥秘始终吸引着无数科研人员不断探索。其中，AEG-1（星形胶质细胞上调基因 - 1，Astrocyte elevated gene-1）在神经系统中的作用备受关注。以往研究表明，AEG-1 在多种恶性肿瘤进展中扮演着癌基因的角色，同时在神经系统疾病方面也有一定关联，比如影响谷氨酸摄取，进而导致神经元细胞死亡。然而，在正常生理条件下，AEG-1 在中枢神经系统中究竟起着怎样的作用，仍然是个未解之谜。

为了深入了解 AEG-1 在中枢神经系统的生理功能，宁夏医科大学的研究人员开展了一项极具意义的研究。他们通过构建一种在海马体和新皮质中特异性缺失 Aeg-1 基因的小鼠模型（Aeg-1^n/nCre⁺小鼠），对 AEG-1 的功能进行了全面探究。这项研究成果发表在《Cell Death and Disease》杂志上，为揭示 AEG-1 在正常生理状态下的作用提供了关键线索，也为相关神经系统疾病的研究开辟了新的方向。

在研究过程中，研究人员运用了多种关键技术方法。首先是基因编辑技术，通过 Cas9/sgRNA 对 Aeg-1 基因进行切割，并插入 loxP 位点，成功构建了携带特定基因修饰的小鼠模型。随后，利用 PCR、测序和 Southern blot 等技术对基因修饰小鼠进行鉴定。行为学实验也是重要的研究手段，借助 Intellicage 系统评估小鼠的学习和记忆能力，通过尾悬测试（Tail suspension test）和强迫游泳测试（Forced swimming test）来分析小鼠的情绪变化。此外，RNA 测序（RNA-seq）技术被用于筛选差异表达基因（DEGs），以探索 Aeg-1 基因缺失对基因表达的影响。

研究结果具体如下：

1. AEG-1 的表达分布：研究发现，AEG-1 在正常海马体神经元中高度表达，尤其是在海马体的锥体细胞层和齿状回（DG）区域。与神经胶质细胞相比，神经元中的 AEG-1 表达水平更高。

2. 小鼠模型的构建与验证：成功构建了海马体和新皮质特异性 Aeg-1 基因敲除的小鼠模型（Aeg-1^n/nCre⁺小鼠）。通过 PCR 和 Western blot 等技术验证了基因敲除的效果，结果显示该小鼠海马体和皮质中 AEG-1 蛋白的表达大幅降低。

3. 行为学变化：Aeg-1 基因缺失的小鼠在学习和记忆能力方面出现明显缺陷。在 Intellicage 系统测试中，无论是幼年还是成年的 Aeg-1^n/nCre⁺小鼠，在位置学习和反转位置学习阶段，前往正确角落的频率降低，而总的访问次数和鼻触次数增加。同时，这些小鼠还表现出抑郁样行为，在强迫游泳测试和尾悬测试中，它们的挣扎时间缩短，不动时间延长。而通过立体定向注射过表达 AEG-1 的腺相关病毒（AAV）进行挽救实验后，小鼠的这些行为缺陷得到了改善。

4. 神经元形态改变：对 Aeg-1^n/nCre⁺小鼠的海马体进行 RNA 测序分析，发现差异表达基因主要富集在调节海马体神经元形态的基因集中。虽然 Aeg-1 基因缺失对海马体各区域的厚度和细胞数量没有影响，但显著缩短了海马体神经元的树突总长度，降低了树突棘密度，尤其是在 CA1 区域，这表明 AEG-1 与神经元树突的形成和复杂性密切相关。

5. 突触功能受损：场电位记录实验表明，AEG-1 与海马体基础突触强度和传递无关，但 Aeg-1 基因敲除会降低海马体 CA1 区域的配对脉冲易化（PPF）反应，增加突触前轴突末端释放囊泡的概率。此外，虽然 Aeg-1^n/nCre⁺小鼠和野生型小鼠都能诱导长时程增强（LTP），但在 AEG-1 基因缺失的情况下，LTP 的诱导程度明显降低，这意味着 AEG-1 可能介导了兴奋性突触传递的长期增强。

综合研究结论和讨论部分，该研究明确了 AEG-1 在维持正常海马体功能中的重要作用。在生理条件下，AEG-1 对于维持海马体在情景记忆形成和检索以及情绪调节方面的功能至关重要。Aeg-1 基因缺失会破坏神经元的亚结构、树突结构和突触功能，进而导致小鼠出现抑郁症状以及学习和记忆能力受损。此外，研究还发现 Aeg-1 基因缺失会导致小鼠体重下降，这可能与 AEG-1 抑制后 T3 水平升高影响代谢率有关。同时，研究推测 AEG-1 可能通过 p38 MAPK 级联反应和 PI3K/Akt 通路来调节神经元的形态和功能，但这还需要进一步的实验验证。

总的来说，这项研究不仅为理解认知和情绪障碍的发病机制提供了新的视角和线索，还为神经系统疾病的治疗提供了新的潜在靶点和策略。不过，目前仍有一些问题有待进一步研究，例如 AEG-1 究竟如何具体介导神经元形态的变化等。相信随着后续研究的不断深入，我们对 AEG-1 在神经系统中的作用将会有更全面、更深入的认识。