NRG1/ErbB4通路介导Cornelia de Lange 综合征小鼠认知障碍的研究

Cornelia de Lange syndrome (CdLS) is a genetic disease with severe cognitive impairment. However, the neurobiological mechanism of CdLS remains unclear. We found that expression of NRG1,EebB4, and PSD-95 deceased in cortex in a NIPBL gene knockout mouse model established by ourselves compared with wide type. As we know, NRG1/ErbB4 pathway in GABA interneuron is very important for synaptic development, synaptic transmission, and cognitive function. Base on the preliminary study, we plan to use animal models, molecular biology, electrophysiology, morphological and behavioral methods to study the effect of NIPBL gene on synaptic development, synaptic transmission, and cognitive function, elucidate neurobiological mechanisms of NRG1/ErbB4 signalling in NIPBL conditional knockout mouse which affected CdLS. This will help us understand the NIPBL gene function on neurobiology, CdLS pathogenesis, and the CdLS-related diseases, and provide a new strategy for the diagnosis and intervention.

Cornelia de Lange 综合征(CdLS)是一种伴有严重认知障碍的遗传性疾病。但是其认知障碍的具体发病机制仍然不明。本项目组前期研究发现CdLS小鼠模型海马NRG1、ErbB4 及PSD-95 表达有明显下降，学习和记忆能力下降。GABA能中间神经元NRG1/ErbB4通路对突触传递有关键的调控作用。本课题拟在前期研究基础上，综合分子生物学、电生理学、形态学和行为学等方法，研究NRG1/ErbB4通路对GABA能中间神经元突触传递和认知功能的影响。阐明NRG1/ErbB4 通路介导CdLS小鼠认知功能低下的分子机制。这不仅有助于理解NRG1/ErbB4通路在神经系统中的功能，也为疾病的诊疗提供新策略。

研究背景：德朗热综合征（Cornelia de Lange Syndrome, CdLS；）是一种伴有严重认知障碍多发性先天畸形综合征。黏连蛋白复合物参与调控大量基因表达和DNA修复。因此，这些编码黏连蛋白复合物的基因一旦发生突变，将对早期胚胎发育造成严重影响。CdLS主要和编码黏连蛋白复合物成分的基因突变有关，约占50%由NIPBL引起。有研究报道显示CdLS模型小鼠胎脑NRG1 mRNA表达水平降低，因此，我们推测CdLS可能存在NRG1/ErbB4信号通路的异常，引起突触形成、成熟、突触传递和突触可塑性（LTP）的改变，从而影响认知行为功能。Parvalbumin阳性（Parvalbumin-positive，PV阳性）中间神经元是GABA能中间神经元的重要亚型，本课题拟构建并利用PV阳性中间神经元特异性单倍体NIPBL基因敲除小鼠，探索PV阳性中间神经元的NIPBL表达异常能否引起认知障碍及NRG1/ErbB4信号通路在其中的作用机制。主要研究内容：①模型小鼠认知行为改变：应用小鼠认知功能和运动行为评定方法（认知功能检测、行为测试检测），观察模型小鼠的认知行为改变。②研究模型小鼠海马突触影响：观察模型小鼠海马检测突触数量和分布有无异常；检测海马LTP的改变及NRG1干预的作用；观察NIPBL基因缺陷对突触重塑的影响。③研究NIPBL基因对GABA能中间神经元NRG1/ErbB4通路表达调控的分子机制。重要结果、关键数据：穿梭箱实验和Morris水迷宫提示PV阳性中间能神经元NIPBL特异性敲除CdLS模型小鼠存在认知障碍。同时其海马NRG1/ErbB4信号通路蛋白（NRG1、ErbB4、PSD95）表达mRNA及蛋白水平均下调；海马基础突触传递功能没有变化，而LTP（fEPSP）明显增强（n=3/5，205.6±9.9%），NRG1干预可部分逆转实验组LTP的增强（n=3/5，184.7±3.1%），但仍高于对照组小鼠（n=4/5,144.5±5.2%）（one way anova，P<0.01）。科学意义：将CdLS认知障碍的机制更加清晰定位于PV阳性中间神经元，明确NRG1/ErbB4信号通路是其认知障碍的原因之一，同时NRG1可以部分逆转LTP改变，可能是潜在的干预手段。本研究将有助于人们更好了解NIPBL基因在CdLS发病中的作用机制。