Nkapl的缺失通过mPFC中间神经元功能障碍，在精神分裂症的小鼠模型中导致认知缺陷

《SCIENCE ADVANCES》：Nkapl deletion drives cognitive deficits through mPFC interneuron dysfunction in a mouse model of schizophrenia

本研究通过构建Nkapl基因敲除小鼠模型，发现其前额叶皮层（mPFC）内侧神经元中NKAPL缺失导致琥珀酸半醛脱氢酶（SSADH）表达上调，GABA代谢异常，抑制性突触传递功能受损，进而引发空间工作记忆和注意力缺陷。该突变（T153N）影响NKAPL的转录调控功能，验证了其在精神分裂症认知障碍中的机制作用。

　　认知功能障碍是精神分裂症（SCZ）的核心特征之一，然而其机制仍未完全明确。这项研究聚焦于一个与SCZ风险相关的基因——NKAPL（核因子κB激活蛋白样），以及其单核苷酸多态性rs1635在认知缺陷中的作用。通过构建NKAPL基因敲除（KO）小鼠模型，研究者探索了NKAPL在SCZ相关认知缺陷中的功能。研究发现，NKAPL作为γ-氨基丁酸（GABA）代谢酶琥珀酰半醛脱氢酶（SSADH）的转录抑制因子，其在中脑边缘皮层（mPFC）中间神经元中的缺失会导致SSADH水平升高、突触间隙GABA浓度降低、抑制性突触传递受损，从而引发认知功能障碍。此外，rs1635突变（T153N）也导致了与NKAPL基因敲除相似的效应。研究还表明，恢复NKAPL的表达或在mPFC中间神经元中敲低SSADH能够逆转这些突触功能障碍和认知缺陷，这提示了NKAPL和SSADH在调控学习与记忆中的重要性。

在探讨NKAPL对SCZ相关认知功能的影响时，研究者发现NKAPL基因敲除小鼠表现出类似SCZ的行为特征，包括在Y迷宫测试中自发交替次数减少、在物体位置新奇性偏好测试中辨别率降低，以及在管状测试中社会支配地位下降和筑巢行为减少。这些结果表明，NKAPL的缺失可能导致了类似于SCZ的正性症状和负性症状。同时，NKAPL基因敲除小鼠在使用非竞争性N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）拮抗剂MK-801诱导的高活动性方面表现出异常，这可能与SCZ的正性症状有关。然而，研究者也指出，NKAPL的缺失并未导致焦虑问题或前脉冲抑制（PPI）的异常，这表明其影响可能主要集中在认知功能上。

进一步的研究表明，mPFC是NKAPL缺失导致认知功能障碍的关键脑区。通过将腺相关病毒（AAV）编码的Cre重组酶注射到不同脑区，研究者发现只有在mPFC中缺失NKAPL才会导致认知功能障碍，而dCA1和vCA1的缺失并未引发类似行为。此外，将NKAPL蛋白重新表达到mPFC中间神经元中能够显著改善这些小鼠在Y迷宫和物体位置新奇性偏好测试中的表现，从而进一步确认了mPFC在认知功能障碍中的核心作用。

研究还发现，NKAPL的缺失导致SSADH水平显著升高，而SSADH作为GABA代谢的关键酶，其表达的增加导致GABA浓度下降，进而影响抑制性突触传递。在mPFC中，SSADH的上调显著影响了GABA的代谢过程，导致GABA的释放减少。通过使用AAV靶向敲低SSADH的表达，研究者成功地恢复了mPFC中间神经元的抑制性突触功能，同时改善了认知功能。这表明，SSADH在mPFC中间神经元中的表达变化可能是导致认知功能障碍的重要因素。

为了深入理解NKAPL如何调控SSADH，研究者进行了双荧光素酶报告基因实验，结果显示NKAPL能够抑制SSADH的转录活性。进一步的染色质免疫沉淀（ChIP）实验表明，NKAPL直接结合到SSADH启动子区域，特别是在-1480至-832碱基对的范围内，而突变T153N则无法结合该区域，表明该位点对NKAPL的调控功能至关重要。此外，通过细胞培养实验，研究者验证了NKAPL的磷酸化状态对SSADH表达的影响，进一步揭示了NKAPL的调控机制。

研究还探讨了NKAPL突变T153N在小鼠行为和认知功能上的具体影响。将该突变形式重新表达到mPFC中间神经元中未能恢复抑制性突触功能和认知行为，而恢复NKAPL的正常表达则有效改善了这些缺陷。这表明，NKAPL的T153N突变导致了其功能的丧失，从而影响了GABA代谢和认知功能。研究还发现，NKAPL的缺失不仅影响了GABA的代谢，还可能通过改变中间神经元的活性和突触功能，间接影响了整个神经网络的动态平衡。

在分析NKAPL在SCZ中的作用时，研究者还注意到NKAPL的表达具有组织特异性。在mPFC中，NKAPL的缺失主要导致了认知功能障碍，而在其他脑区如dCA1和vCA1中，其缺失可能引发不同的行为表现，如社会支配地位的改变或MK-801诱导的高活动性。这表明，不同脑区的NKAPL功能可能与特定的神经回路和细胞类型有关，进一步强调了NKAPL在不同神经元亚群中的作用差异。

此外，研究者还发现，SSADH的上调可能通过影响GABA转运蛋白GAT2的表达，进一步加剧了GABA的代谢过程。这提示了SSADH和GAT2之间的相互作用可能在GABA代谢和突触功能中起到重要作用。然而，研究者也指出，尽管SSADH的上调可能促进了GABA的代谢，但其对突触间隙GABA浓度的显著影响可能与GABA的再摄取和代谢过程的复杂性有关。因此，未来的研究需要更深入地探讨不同细胞类型和突触机制在GABA代谢中的具体作用。

在行为学研究方面，研究者采用了多种测试方法，包括Y迷宫、物体位置新奇性偏好测试、延迟匹配位置迷宫测试等，以评估NKAPL缺失对小鼠认知功能的影响。结果显示，NKAPL缺失的小鼠在这些测试中表现出显著的认知缺陷，表明其在调控学习和记忆过程中具有重要作用。此外，研究者还通过电生理记录技术，观察到NKAPL缺失导致的mPFC中间神经元抑制性突触传递的下降，这进一步支持了其在认知功能障碍中的关键作用。

总体来看，这项研究揭示了NKAPL和SSADH在mPFC中间神经元中的重要作用，以及它们在调控GABA代谢和抑制性突触传递中的机制。NKAPL的缺失导致SSADH表达上调，进而影响GABA的代谢过程，降低突触间隙的GABA浓度，导致抑制性突触功能受损和认知功能障碍。这些发现不仅加深了我们对SCZ相关认知功能障碍的分子机制的理解，也为未来开发针对这些缺陷的治疗策略提供了新的思路。同时，研究还强调了NKAPL在不同脑区中的功能差异，以及其突变形式对认知功能的影响，为探索SCZ的复杂神经机制奠定了基础。这些发现具有重要的临床意义，可能有助于改善SCZ患者的认知功能，并为相关疾病的治疗提供新的方向。