Nature子刊丨韩国科学技术院团队揭示Grin2b突变小鼠的感觉超敏机制

90%的自闭症谱系障碍（ASD）患者存在感觉异常，但其潜在机制尚不清楚。GluN2B是一种NMDA受体亚基，在大脑发育过程中调节长期抑郁且与ASD密切相关，但Grin2b突变是否会导致感觉异常尚不清楚。

基于此，2024年5月4日韩国科学技术院Eunjoon Kim研究团队在Molecular Psychiatry杂志发表了“Anterior cingulate cortex-related functional hyperconnectivity underlies sensory hypersensitivity in Grin2b-mutant mice”揭示了前扣带回相关的功能超连接是Grin2b突变小鼠感觉超敏反应的基础。

作者报道了Grin2b突变小鼠表现出与前扣带回（ACC）相关的行为感觉过敏和大脑超连接。具有患者源性的C456Y突变（Grin2bC456Y/+）的Grin2b突变小鼠通过脊髓机制对机械、热和电刺激表现出感觉超敏性。c-fos和功能磁共振成像显示，在基线和刺激条件下，ACC过度活跃，并与其他脑区域过度连接，ACC锥体神经元兴奋性突触传递增加。抑制前扣带回锥体神经元使前扣带回超连接和感觉超敏反应正常化。这些结果表明，GluN2B关键调控ASD相关的皮质连接和感觉大脑功能。

图一 Grin2bC456Y/+小鼠通过脊髓机制表现出体感超敏反应

为了探究携带人类C456Y突变的Grin2bC456Y/+小鼠是否表现出体感功能改变，作者对小鼠进行了各种感觉行为试验，包括von Frey、热位置偏好、热板实验和足底电击试验。在von Frey试验中，Grin2bC456Y/+小鼠表现出较低的机械刺激阈值。Grin2bC456Y/+小鼠也表现出热超敏反应，在热位置偏好试验中对温暖地板的偏好减少，在热板试验中对缩爪潜伏期减少。最后，Grin2bC456Y/+小鼠对足电击的敏感性增加，在重复足电击中僵直反应增加。这些结果表明，Grin2bC456Y/+小鼠对机械性、热性和电性厌恶的体感刺激非常敏感。鉴于Grin2b在大脑和非大脑外周神经组织（脊髓和外周神经元）中均有表达，作者使用Cdx2-Cre小鼠系将Grin2b的缺失限制在颈2脊髓节段尾部的非脑神经组织。Cdx2-Cre；Grin2bfl/+小鼠（第5外显子缺失）对机械、热或电刺激没有表现出行为敏感性的改变。此外，Cdx2-Cre；Grin2bfl/+小鼠主要表现出了正常的运动。以上结果表明，Grin2b单倍体不足通过脊髓上机制导致体感超敏反应。

图二Grin2bC456Y/+脑区对感官刺激有更强的反应

作者将c-fos成像分析与足底电击相结合探究Grin2bC456Y/+小鼠对感官刺激有异常反应的大脑区域。与WT小鼠相比，Grin2bC456Y/+小鼠各脑区足底电击诱发的c-fos信号增加，表现出明显变化的区域包括ACC，这是一个与疼痛相关的脑区，以及躯体感觉皮层、丘脑、下丘脑、海马和终纹床核。功能磁共振成像（fMRI）可以实时和重复地监测感觉刺激诱导的神经元活动。作者使用了触须刺激，相对于电击引起更强的功能磁共振信号。与WT小鼠相比，电触须刺激诱导Grin2bC456Y/+小鼠多个脑区fMRI信号的增加更强。这些脑区包括前扣带回、M1和PAG。在信号改变的四个脑区中，突变小鼠ACC与WT小鼠之间的差异最为显著。结果共同表明，Grin2b单倍体不足导致小鼠神经元过度活跃，特别是在前扣带回。

图三 化学遗传学抑制ACC使Grin2bC456Y/+小鼠的感觉超敏反应正常化

作者使用化学遗传学抑制ACC神经元探究Grin2bC456Y/+小鼠的神经元过度活跃是否导致Grin2bC456Y/+小鼠的感觉超敏反应。Grin2bC456Y/+和对照小鼠在出生后第5周在ACC中感染AAV-CaMKIIα-hM4Di-mCherry，并在出生后第8周给予CNO并进行感觉测试。在von Frey测试中，抑制ACC使Grin2bC456Y/+小鼠的体感超敏反应恢复正常，而不影响旷场运动中的焦虑样行为。在出生后早期用二环丝氨酸慢性治疗Grin2bC456Y/+小鼠，可以挽救这些小鼠的抗焦虑样行为，但对感觉超敏反应没有影响。这些结果共同表明，在von Frey、热位置偏好和足底电击实验中，抑制ACC锥体神经元使Grin2bC456Y/+小鼠的感觉超敏性正常化。

总结

总之，该研究揭示了Grin2bC456Y/+小鼠与感觉脊髓上机制相关的超敏性以及某些大脑区域（包括ACC）的过度活跃。ACC神经元过度活跃涉及兴奋性突触传递增加，ACC神经元的化学遗传抑制可逆转感觉超敏反应。

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