依维莫司可改善前额叶皮质ADNP基因敲低小鼠的认知缺陷和突触功能障碍

《Neuroscience Letters》：Everolimus ameliorates cognitive deficits and synaptic dysfunction in mice with prefrontal cortical ADNP knockdown

　　ADNP基因缺陷导致前额叶皮层mTORC1过度激活、自噬障碍及认知行为异常，经依维莫司干预可有效改善上述表型。

　　ADNP（活动依赖性神经保护蛋白）在自闭症谱系障碍（ASD）和智力障碍（ID）中扮演着关键角色，被认为是这两种疾病的主要风险基因之一。ADNP不仅在脑发育和认知功能中发挥重要作用，还与神经元的迁移、轴突导向和突触功能密切相关。近年来的研究表明，ADNP的缺失会导致微管和突触相关蛋白的异常，从而引发学习记忆障碍、焦虑样行为等认知和行为异常。同时，ADNP的调控还涉及自噬过程，而自噬的异常则与ASD的发生发展有关。

在ASD的发病机制中，mTORC1（哺乳动物雷帕霉素靶蛋白复合体1）的过度激活被认为是一个关键因素。mTORC1作为自噬的负调控因子，其异常活动会导致自噬功能受损，进而影响神经元的正常发育和功能。研究发现，雷帕霉素（Rapamycin）能够通过抑制mTORC1的活性，恢复自噬功能，并改善ASD模型小鼠的社会互动行为。然而，尽管雷帕霉素在治疗ASD方面显示出一定的效果，其临床应用仍存在一定的局限性。因此，研究人员对雷帕霉素的优化衍生物——依维莫司（Everolimus，EVR）进行了进一步研究，以评估其在ADNP相关病理中的作用。

EVR作为一种选择性且口服活性的mTORC1抑制剂，其在临床上已被广泛用于抗肿瘤和免疫抑制治疗。然而，其在神经疾病中的应用仍处于探索阶段。近年来，一些研究发现EVR能够改善阿尔茨海默病（AD）模型小鼠的认知功能，尤其是在采用立体定位注射技术构建的AD模型中。此外，EVR在治疗与TSC（结节性硬化症）相关的ASD模型小鼠方面也显示出一定的潜力。尽管如此，目前尚无研究明确探讨EVR是否能够改善由ADNP表达水平下降所导致的ASD相关认知功能障碍。

本研究旨在填补这一知识空白。通过构建PFC（前额叶皮层）ADNP敲减（KD）小鼠模型，研究人员评估了ADNP缺失对小鼠行为和分子机制的影响，并进一步探讨EVR是否能够提供治疗益处。研究发现，ADNP的缺失会导致PFC中mTOR信号通路的激活，同时引发自噬功能的损害，进而导致学习记忆障碍和焦虑样行为。此外，ADNP的缺失还会影响微管和突触相关蛋白的表达，这可能进一步加剧认知功能障碍。在给予EVR治疗后，小鼠的行为和分子表型得到了一定程度的改善，表明EVR可能在治疗ADNP相关认知障碍方面具有潜在的应用价值。

PFC作为大脑中负责高级认知功能的重要区域，其发育和功能的异常与ASD的发生密切相关。PFC的成熟过程相对延迟，尤其是在人类中，关键的突触发育和神经回路精炼主要发生在青春期之后。因此，本研究选择在出生后第5周的小鼠中构建PFC ADNP KD模型，以更贴近人类的发育时间线。通过该模型，研究人员观察到ADNP的缺失导致小鼠出现焦虑和抑郁样行为，同时伴随学习记忆能力的下降。这些行为和认知功能的变化与微管和突触相关蛋白的表达异常密切相关。

EVR治疗对ADNP KD小鼠的行为和分子表型产生了积极影响。具体表现为，EVR能够部分恢复ADNP在PFC中的表达水平，尽管这种恢复并未达到统计学上的显著性，但仍然显示出一定的治疗潜力。此外，EVR还能够抑制mTOR信号通路的活性，增强自噬功能，并提升微管和突触相关蛋白的表达水平。这些分子机制的变化可能有助于改善ADNP缺失所导致的认知和行为障碍。同时，EVR在一定程度上缓解了小鼠的焦虑样行为，表明其在神经疾病治疗中的应用前景。

在本研究中，研究人员采用Western blotting技术检测了ADNP在PFC中的表达水平。结果表明，ADNP KD小鼠的PFC中ADNP蛋白表达显著下降，而EVR治疗后，ADNP的表达水平有所回升。尽管这种回升未达到统计学上的显著性，但其趋势表明EVR可能在一定程度上逆转ADNP的缺失效应。此外，研究人员还检测了mTOR信号通路的活性，发现ADNP KD小鼠的mTOR信号通路被显著激活，而EVR治疗后，该信号通路的活性有所降低。这些结果进一步支持了EVR在治疗ADNP相关认知障碍中的潜在作用。

除了行为和分子表型的变化，研究人员还关注了EVR对小鼠神经结构的影响。例如，ADNP KD小鼠的PFC中，与突触形成和功能相关的蛋白表达受到显著影响，而EVR治疗后，这些蛋白的表达水平有所恢复。这表明EVR不仅能够改善ADNP缺失所导致的行为异常，还可能通过恢复突触相关蛋白的表达，改善神经结构的完整性。此外，研究人员还观察到，EVR治疗能够促进自噬功能的恢复，这可能有助于清除受损的细胞成分，维持神经元的正常功能。

在临床研究中，EVR已被广泛应用于抗肿瘤和免疫抑制治疗，其良好的药代动力学特性和口服活性使其成为一种理想的治疗药物。然而，其在神经疾病中的应用仍需进一步探索。本研究的结果表明，EVR在治疗ADNP相关认知障碍方面具有一定的潜力，这可能为未来的临床应用提供理论依据。此外，EVR的治疗效果可能与mTOR信号通路的调控密切相关，因此，进一步研究mTOR信号通路在ADNP相关疾病中的作用，有助于开发更有效的治疗策略。

本研究的发现不仅加深了对ADNP在神经发育和认知功能中的理解，还为ADNP相关疾病的治疗提供了新的思路。通过构建PFC ADNP KD小鼠模型，研究人员能够系统地评估ADNP缺失对小鼠行为和分子机制的影响，并验证EVR在治疗ADNP相关病理中的作用。这些结果表明，EVR可能成为一种潜在的治疗药物，特别是在ADNP相关疾病中。此外，研究还表明，mTOR信号通路的调控在神经疾病治疗中具有重要意义，因此，针对该信号通路的干预可能成为未来治疗ADNP相关疾病的重要策略。

ADNP作为重要的转录因子，其功能不仅限于基因表达的调控，还与染色质结构的重塑密切相关。例如，ADNP能够与染色质重塑蛋白BRG1和CHD4相互作用，从而影响基因表达。此外，ADNP还直接或间接调控微管动力学，进而影响神经元的迁移、轴突导向和突触功能。这些功能的缺失可能导致神经发育的异常，从而引发ASD和ID等疾病。因此，ADNP的表达水平对神经发育和功能具有重要影响，而其缺失可能导致一系列神经和行为异常。

在本研究中，研究人员通过构建PFC ADNP KD小鼠模型，系统地评估了ADNP缺失对小鼠行为和分子机制的影响。研究发现，ADNP的缺失导致mTOR信号通路的激活，进而引发自噬功能的损害。这些分子机制的变化可能进一步导致学习记忆障碍和焦虑样行为的发生。同时，ADNP的缺失还影响了微管和突触相关蛋白的表达，这可能进一步加剧认知功能障碍。这些结果表明，ADNP的表达水平对神经发育和功能具有重要影响，而其缺失可能导致一系列神经和行为异常。

EVR作为mTORC1的抑制剂，其在治疗ADNP相关病理中的作用需要进一步研究。尽管EVR在临床应用中已显示出一定的潜力，但其在ADNP相关疾病中的作用仍不明确。本研究的结果表明，EVR能够部分恢复ADNP在PFC中的表达水平，并改善由ADNP缺失所导致的行为和分子表型。这些发现为EVR在治疗ADNP相关疾病中的应用提供了理论依据，同时也为未来的临床研究提供了方向。

在未来的临床研究中，研究人员可以进一步探讨EVR在ADNP相关疾病中的治疗效果，尤其是在人类中的应用。此外，还可以研究EVR与其他治疗药物的联合应用，以评估其在治疗ADNP相关疾病中的协同效应。同时，研究还可以进一步探讨mTOR信号通路在ADNP相关疾病中的作用机制，以开发更有效的治疗策略。这些研究将有助于更好地理解ADNP在神经发育和功能中的作用，并为ADNP相关疾病的治疗提供新的思路。

本研究的结果表明，ADNP在神经发育和功能中的作用非常重要，而其缺失可能导致一系列神经和行为异常。同时，EVR作为mTORC1的抑制剂，在治疗ADNP相关病理中显示出一定的潜力。这些发现不仅为ADNP相关疾病的治疗提供了新的思路，也为未来的临床研究提供了方向。此外，研究还表明，mTOR信号通路的调控在神经疾病治疗中具有重要意义，因此，针对该信号通路的干预可能成为未来治疗ADNP相关疾病的重要策略。

总之，ADNP在神经发育和功能中的作用非常重要，而其缺失可能导致一系列神经和行为异常。EVR作为mTORC1的抑制剂，在治疗ADNP相关病理中显示出一定的潜力。这些发现不仅为ADNP相关疾病的治疗提供了新的思路，也为未来的临床研究提供了方向。此外，研究还表明，mTOR信号通路的调控在神经疾病治疗中具有重要意义，因此，针对该信号通路的干预可能成为未来治疗ADNP相关疾病的重要策略。通过进一步研究ADNP和mTOR信号通路之间的相互作用，研究人员可以更全面地理解ADNP在神经发育和功能中的作用，并为ADNP相关疾病的治疗提供更有效的解决方案。