RBFOX1功能缺失通过BDNF/TRKB信号通路破坏应激轴发育并导致成年期异稳态超载

《Translational Psychiatry》：rbfox1 LoF mutants show disrupted bdnf/trkb2 and crhb/nr3c2 expression and increased cortisol levels during development coupled with signs of allostatic overload in adulthood

　　本研究为揭示RBFOX1基因变异如何增加精神疾病易感性，构建了rbfox1功能缺失斑马鱼模型。研究发现，rbfox1缺失会导致发育期皮质醇水平升高、应激相关基因（crhb/nr3c2和bdnf/trkb2）表达紊乱，并表现为多动、冲动等行为异常；成年后则出现生育力和存活率下降等异稳态超载迹象。重要的是，TRKB激动剂干预可逆转部分分子和行为异常。该研究揭示了RBFOX1通过整合BDNF/TRKB信号和神经内分泌通路调控应激反应的新机制，为理解精神疾病的共同遗传基础提供了新视角。

　　

在精神疾病研究领域，科学家们一直试图解开一个关键谜团：为什么某些基因变异会让个体更容易患上多种不同的精神疾病？RBFOX1基因就是这样一个引人注目的例子，全基因组关联分析发现，它是与七种精神疾病相关的第二大多效性基因位点，包括精神分裂症、双相情感障碍、抑郁症、注意缺陷多动障碍(ADHD)、自闭症谱系障碍(ASD)、强迫症和抽动秽语综合征。然而，RBFOX1基因变异究竟如何增加精神疾病易感性，其背后的生物学机制却鲜为人知。

RBFOX1编码一种RNA结合蛋白，作为剪接因子在神经系统中高度表达，参与调控基因的差异剪接。近年研究发现，RBFOX1可能通过调节与应激反应相关的基因表达来影响精神健康。特别是，它可能影响垂体腺苷酸环化酶激活 polypeptide 1受体(PAC1)的差异剪接，而PAC1是下丘脑-垂体-肾上腺(HPA)轴（在鱼类中为HPI轴）的关键激活因子。同时，RBFOX1功能异常也与脑源性神经营养因子(BDNF)及其受体TRKB的调控紊乱有关，这一通路在促进神经可塑性、神经元存活和应激韧性中起关键作用。

基于这些线索，由Adele Leggieri、Judit Garcia-Gonzalez、Saeedeh Hosseinian等研究人员组成的团队提出一个假说：RBFOX1功能缺失可能通过破坏HPA轴功能，导致发育异常和成年期异稳态超载，从而增加精神疾病易感性。为验证这一假说，他们发表在《Translational Psychiatry》上的研究构建了rbfox1功能缺失斑马鱼模型，系统研究了发育不同阶段的行为和分子变化。

研究人员主要应用了CRISPR-Cas9基因编辑技术构建rbfox1功能缺失斑马鱼模型，通过定量实时聚合酶链反应(qPCR)和原位杂交(ISH)分析基因表达，采用多种行为学测试（如强迫光暗转换实验、5选择序列反应时间任务、新缸潜水测试等）评估行为表型，通过酶联免疫吸附测定(ELISA)测量皮质醇水平，并利用TRKB激动剂(7,8-DHF)和拮抗剂(ANA-12)进行药理学干预实验。

rbfox1突变鱼表现出多动、冲动和过度警觉行为

研究人员发现，rbfox1纯合突变(rbfox1^19del/19del)幼虫在基础活动中旅行距离更远、游泳速度更快，表现出明显的多动现象。在评估冲动行为的爆发游泳测试中，突变幼虫的加速事件数量显著增加。在成年鱼的5选择序列反应时间任务(5-CSRTT)中，rbfox1^19del/19del鱼在刺激前间隔期间做出更多“过早反应”，表明冲动行为增加。

在声惊吓习惯化测试中，rbfox1^19del/19del幼虫对重复声刺激的反应强度更大，习惯化速率降低，表明过度警觉。在强迫光暗转换实验中，突变幼虫在从暗到明转换时表现出更强的惊吓反应，这与焦虑样行为相关。在成年鱼的新缸潜水测试中，突变鱼仅在测试第一分钟表现出底部停留时间减少，表明可能存在行为适应。

rbfox1在应激相关脑区表达

通过分析rbfox1 mRNA分布，研究人员发现其在幼虫和成年鱼的脑中广泛表达，特别是在参与应激反应、社交情感行为、奖赏和学习的脑区，如嗅球、端脑腹侧核、下丘脑等区域。这种表达模式与RBFOX1在应激和行为调控中的潜在作用一致。

rbfox1突变幼虫皮质醇水平升高且应激相关基因表达紊乱

在分子水平上，rbfox1^19del/19del幼虫在静息生理条件下表现出皮质醇水平显著升高。同时，促肾上腺皮质激素释放激素b(crhb)和盐皮质激素受体(nr3c2)表达上调，而糖皮质激素受体(nr3c1)等其他HPA轴组分无显著变化。

在BDNF/TRKB通路中，突变幼虫的bdnf和trkb2全长亚型(TK+)表达上调，而截短亚型(TK-)表达下调。这种TRKB亚型平衡的改变可能影响下游信号传导。原位杂交实验进一步证实，突变幼虫脑中trkb2 mRNA整体减少，包括下丘脑区域。

靶向TRKB信号可恢复部分基因表达和行为异常

为验证BDNF/TRKB信号是否介导rbfox1缺失的效应，研究人员在胚胎期至5天期间慢性暴露于TRKB调节剂。结果显示，无论是TRKB激动剂7,8-DHF还是拮抗剂ANA-12，均能将突变幼虫的crhb和nr3c2表达恢复至野生型水平。

在行为层面，7,8-DHF处理能逆转突变幼虫的多动、对白光刺激的惊吓反应过度以及对声刺激的反应比例增加，而ANA-12无此效果。这表明TRKB信号激活对行为正常化至关重要。

rbfox1突变影响pac1a表达

研究人员还检测了pac1a（斑马鱼PAC1同源基因）的表达，发现rbfox1^19del/19del幼虫的pac1a-hop亚型表达上调，而pac1a-short无变化。这与之前认为RBFOX1促进PAC1-hop形成的观点相悖，提示RBFOX1可能不是PAC1差异剪接的主要或唯一调节因子。

rbfox1突变导致发育适应性机制和成年期异稳态超载

有趣的是，在成年鱼中，静息状态下的皮质醇水平和应激相关基因表达无 genotype 差异。然而，在急性应激（新缸潜水）后，rbfox1^19del/19del鱼表现出与幼虫类似的基因表达紊乱：crhb、nr3c2、bdnf和TK+上调，TK-下调。

此外，突变幼虫的增殖细胞核抗原(pcna)表达升高，而成年鱼脑中的pcna表达降低，表明发育动态变化。rbfox1^19del/19del鱼的生育力和存活率也显著降低，这些都是异稳态超载的典型长期效应。

研究结论和讨论部分强调，RBFOX1在整合应激反应中扮演关键角色。正常情况下，RBFOX1作为“开关”调节TRKB全长和截短亚型的平衡，在应激恢复期促进TK-亚型表达，从而关闭HPA轴。RBFOX1功能缺失导致这一调控失效，TRKB-TK-减少而TK-增加，BDNF表达升高，最终引起CRH持续转录和HPA轴可能过度激活。

这种行为上，突变鱼表现出多动、冲动、过度警觉和习惯化受损，与多种人类精神疾病的核心症状相似。药理学实验表明，虽然TRKB拮抗剂和激动剂都能 normalize crhb和nr3c2表达，但只有激动剂能挽救行为异常，提示行为改变不仅源于crhb和nr3c2紊乱，还与TRKB信号传导中断有关。

研究表明，RBFOX1功能缺失会导致发育期应激系统持续激活，成年后虽然基线稳态可能恢复，但应激反应性仍然失调，表现为被动应对风格，且伴随生育力下降、存活率降低等异稳态超载迹象。这为理解RBFOX1变异如何通过CRH、MR和BDNF/TRKB失调增加精神疾病易感性提供了机制解释，也为开发针对应激通路的精神疾病干预策略提供了新靶点。