2025年11月22日，加州大學Javier Díaz-Alonso團隊在《Molecular Psychiatry》雜志發(fā)表：The GluA1 cytoplasmic tail regulates intracellular AMPA receptor trafficking and synaptic transmission onto dentate gyrus GABAergic interneurons, gating response to novelty，揭示了GluA1的胞質(zhì)尾區(qū)調(diào)控AMPA受體的細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運以及向齒狀回GABA能中間神經(jīng)元的突觸傳遞，從而調(diào)控對新奇刺激的反應。

GluA1亞基由精神分裂癥相關(guān)基因 GRIA1 編碼，其胞內(nèi)羧基末端結(jié)構(gòu)域（CTD）在活動依賴性的AMPA受體（AMPAR）轉(zhuǎn)運及認知情感功能中起關(guān)鍵作用。盡管該結(jié)構(gòu)域在CA1錐體神經(jīng)元LTP中的作用已被廣泛研究，其在其他突觸類型和GluA1依賴過程中的功能仍不清楚。本研究利用一種GluA1 CTD組成性截短的小鼠模型（ΔCTD GluA1）系統(tǒng)解析該結(jié)構(gòu)域在AMPAR定位、功能及行為調(diào)控中的作用。結(jié)果表明，CTD截短影響了AMPAR亞基的表達與細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運；ΔCTD小鼠雖無記憶缺陷，卻表現(xiàn)出新奇環(huán)境誘導的過度活動、齒狀回顆粒細胞（DG GC）過度興奮及其他行為異常。該研究將GluA1功能劃分為CTD依賴性和非依賴性兩類，揭示GluA1 CTD作為關(guān)鍵調(diào)控樞紐以細胞類型特異性方式調(diào)節(jié)AMPAR功能。

圖一 AMPAR亞基的表達水平和亞細胞分布受到GluA1羧基末端結(jié)構(gòu)域缺失的影響

作者利用ΔCTD GluA1小鼠探究GluA1 CTD在AMPAR轉(zhuǎn)運、突觸類型特異性的突觸傳遞與可塑性、認知功能、新奇刺激處理及其他行為中的作用。首先，作者檢測了GluA1 CTD截短是否影響AMPAR亞基的表達水平。

結(jié)果：

與野生型相比，ΔCTD GluA1小鼠前腦裂解液中GluA1蛋白水平顯著降低，但在突觸體富集組分中無差異，提示CTD缺失降低了GluA1的表達或穩(wěn)定性，但不影響其突觸定位。相反，GluA2在全腦和突觸組分中均顯著上調(diào)，GluA3不變，GluA4在突觸中輕微升高。使用識別GluA1氨基末端的抗體發(fā)現(xiàn)：野生型GluA1主要定位于樹突，在胞體幾乎無信號；而ΔCTD GluA1在胞體明顯累積，表明其從胞體向樹突的轉(zhuǎn)運受損。定量分析顯示，CA1錐體神經(jīng)元和齒狀回顆粒細胞中ΔCTD GluA1的胞體/樹突比值顯著升高。GluA2在CA1也出現(xiàn)類似重分布（類似GluA1敲除表型）但在齒狀回無變化。在CA1輻射層和齒狀回分子層（主要興奮性輸入?yún)^(qū)），ΔCTD GluA1的突觸樣點狀結(jié)構(gòu)密度顯著減少；PSD-95密度僅在CA1下降，齒狀回不變。盡管如此，GluA1與PSD-95的共定位未受影響，說明其突觸錨定基本正常。此外，GluA2和GluA3在上述區(qū)域的突觸分布及共定位均無改變，提示AMPAR亞基組成未發(fā)生明顯代償性重組。胞體中AMPAR亞基的累積符合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)滯留特征。GluA1 CTD缺失影響AMPAR亞基的表達與細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運，但突觸處的受體組成總體保持完整。

圖二 ΔCTD GluA1小鼠表現(xiàn)出新奇環(huán)境誘導的過度活動

在表明GluA1 CTD截短會影響AMPAR表達水平和亞細胞分布后，作者進一步探究GluA1依賴的認知與行為調(diào)控是否需要該結(jié)構(gòu)域。既往研究表明，GluA1敲除小鼠存在空間工作記憶缺陷，但長期記憶完好甚至增強；同時，新奇環(huán)境誘導的過度活動是其最顯著的行為表型之一。為評估GluA1 CTD在空間新奇處理中的作用，在曠場實驗中比較了WT與ΔCTD GluA1小鼠的運動行為。

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結(jié)果：

純合ΔCTD GluA1雄性小鼠的新奇誘導活動顯著加劇，而中心活動比例、直立次數(shù)與WT相當，僅精細動作減少。在另一批實驗中，雄性和雌性ΔCTD GluA1小鼠均表現(xiàn)出同樣加劇的過度活動，而雜合子小鼠無此現(xiàn)象。接著，作者評估GluA1 CTD對認知功能的影響。此前已知GluA1 CTD截短不影響空間參考記憶。在Y迷宮空間新奇偏好測試中，WT與ΔCTD GluA1小鼠（無論性別）對新異臂的偏好程度相似，但ΔCTD GluA1小鼠穿越臂次數(shù)更多。在物體位置記憶任務(wù)中，ΔCTD GluA1小鼠初次進入環(huán)境時活動增強。經(jīng)4天適應后，過度活動消失，表明其能正常習慣化。然而，在訓練和測試階段，其總活動量和物體探索時間仍顯著高于WT小鼠。值得注意的是，ΔCTD GluA1小鼠對位移物體的辨別能力反而優(yōu)于WT小鼠且這種優(yōu)勢與探索時間或活動量無關(guān)。在新物體識別任務(wù)中，兩組小鼠對新物體的辨別能力相當。鑒于ΔCTD GluA1小鼠整體表現(xiàn)出更強的物體探索傾向可能掩蓋潛在的記憶缺陷，作者進行了配對控制實驗：將每只ΔCTD GluA1小鼠與一只WT小鼠配對并限制其訓練時間，使其探索時間與配對WT小鼠一致。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管ΔCTD GluA1小鼠未能習慣化環(huán)境并持續(xù)過度活動，但在匹配探索時間后對新物體的偏好與WT小鼠相同。綜上，ΔCTD GluA1小鼠雖表現(xiàn)出新奇誘導的過度活動，但其短期新物體識別記憶完好，與GluA1完全敲除小鼠不同，說明GluA1介導的某些行為（如過度活動）依賴CTD，而記憶功能則不依賴該結(jié)構(gòu)域。

圖三 ΔCTD GluA1小鼠重現(xiàn)了生殖系GluA1敲除小鼠的其他行為特征

接下來，作者研究了僅GluA1 CTD截短是否足以引發(fā)其他與分裂情感性障礙相關(guān)的行為異常。

結(jié)果：

在高架十字迷宮實驗中，ΔCTD GluA1雄性小鼠在整個測試過程中探索開放臂的時間比例顯著增加。與此一致，其進入開放臂的次數(shù)和移動距離也明顯增多，而封閉臂的進入次數(shù)和移動距離則無變化。此外，ΔCTD GluA1小鼠在迷宮中的總移動距離也高于野生型對照。為進一步探究ΔCTD GluA1小鼠表現(xiàn)出的焦慮樣行為降低，進行了明暗箱轉(zhuǎn)換實驗。結(jié)果顯示，雄性和雌性ΔCTD GluA1小鼠進入暗區(qū)（安全區(qū)）的潛伏期延長，但兩區(qū)域的總停留時間無明顯差異。此外，在強迫游泳實驗（用于評估嚙齒類動物的絕望樣行為）中，ΔCTD GluA1雄性和雌性小鼠的不動時間均少于野生型對照，這一表型同樣與先前報道的GluA1敲除小鼠一致。這些結(jié)果表明，GluA1的CTD結(jié)構(gòu)域?qū)ζ浣閷У男缕娲碳ぬ幚碇陵P(guān)重要，并參與調(diào)控風險評估、趨近行為和/或焦慮相關(guān)反應。

圖四 ΔCTD GluA1小鼠在曠場暴露后DG GC激活顯著增強

為揭示GluA1 CTD調(diào)控新奇刺激處理的神經(jīng)生物學機制，作者進一步鑒定那些以GluA1 CTD依賴方式響應新奇環(huán)境的神經(jīng)元群體。為此，在小鼠暴露于新奇環(huán)境（曠場）兩小時后，檢測了c-Fos表達（作為神經(jīng)元激活的指標）。

結(jié)果：

在野生型雄性和雌性小鼠中，暴露于新奇環(huán)境后多個腦區(qū)的c-Fos陽性細胞數(shù)量均增加。當小鼠處于飼養(yǎng)籠中時，野生型與ΔCTD GluA1小鼠背側(cè)海馬的c-Fos標記細胞數(shù)量無顯著差異。然而，在曠場暴露后，ΔCTD GluA1小鼠（無論性別）的齒狀回顆粒細胞和CA3錐體神經(jīng)元中的c-Fos誘導顯著增強，明顯高于野生型小鼠。相比之下，CA1區(qū)的c-Fos表達在兩組間增幅相似。這些結(jié)果與先前在GluA1敲除小鼠中報道的現(xiàn)象高度一致，表明CTD對于GluA1依賴性的海馬神經(jīng)活動調(diào)控特別是在應對新奇環(huán)境時具有關(guān)鍵作用。

綜上所述，本研究全面闡明了GluA1 CTD在AMPAR亞基表達水平、細胞內(nèi)轉(zhuǎn)運、細胞類型特異性突觸傳遞以及GluA1依賴的情感和記憶過程中的作用。研究發(fā)現(xiàn)GluA1 CTD是AMPAR復合物中的一個關(guān)鍵元件，能夠調(diào)控興奮性突觸對抑制性中間神經(jīng)元的輸入強度，并提示ΔCTD GluA1小鼠可能有助于研究分裂情感性障礙及其他精神疾病的某些特征。

文章來源

https://doi.org/10.1038/s41380-025-03328-y

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