《Frontiers in Behavioral Neuroscience》：Characterizing molecular and behavioral changes arising from ROMK potassium channel deficiency in the cerebellum
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本文通过条件性基因敲除技术，揭示了小脑ROMK（Kir1.1）钾通道在维持神经元兴奋性和行为调控中的关键作用。研究发现，特异性敲除Pcp2cre表达细胞中的ROMK会导致小脑颗粒层分子改变、浦肯野细胞树突形态异常、星形胶质细胞活化，并引发小鼠运动协调障碍和焦虑样行为。该研究为理解钾通道在神经精神疾病中的作用提供了新的分子和环路基础。
引言
钾离子通道（K+channels）是神经元兴奋性的关键调节因子，通过调控静息膜电位、动作电位形态和神经元放电后膜电位的恢复来维持神经环路功能。尽管电压门控钾通道（如Kcnc1和Kcnc3）在小脑运动协调中的作用已被广泛研究，但内向整流钾通道（Kir）家族成员ROMK（Kir1.1）在中枢神经系统中的功能仍不清楚。ROMK在肾脏中高表达，其功能缺失突变可导致Bartter综合征（II型），患者常伴有神经功能异常。本研究利用条件性基因敲除技术，探讨ROMK在小脑信号传导和行为调控中的具体作用。
材料与方法
研究采用ROMKflox/flox小鼠与Pcp2creTg小鼠交配，获得小脑特异性ROMK敲除模型（PKO）。通过tdTomato报告基因验证Cre重组酶活性，并利用实时定量PCR、免疫荧光、Western blot和行为学测试（旋转棒实验、高架十字迷宫等）系统评估分子、细胞和行为表型。
结果
ROMK在小脑中的表达与基因敲除策略
免疫荧光染色显示ROMK蛋白在小脑颗粒层呈点簇状分布，而非浦肯野细胞层。Pcp2cre介导的ROMK敲除导致小脑ROMK mRNA水平下降约45%，颗粒层ROMK阳性簇数量减少75%。值得注意的是，Pcp2cre活性不仅见于浦肯野细胞，也存在于颗粒层特定细胞群体中，表明模型具有细胞特异性。
PKO小脑的结构与细胞变化
尽管PKO小鼠小脑整体结构正常，浦肯野细胞密度和胞体大小无显著变化，但其树突直径显著增加（3.09 μm vs. 3.90 μm）。分子水平检测发现，小脑神经元特异性基因（如Dner、Gria1、Grid2等）和钾通道亚基（如Kcnc1、Kcnd2、Kcnj12等）表达下调，而 mTOR 信号通路相关基因（如Tsc1、Tsc2、Raptor）也发生改变。此外，核糖体蛋白S6（rpS6）表达升高，GFAP阳性星形胶质细胞面积和信号强度显著增加，提示胶质细胞活化。
行为学异常
PKO小鼠在运动协调测试中表现显著受损：水平横杆测试得分降低，旋转棒实验中的跌落潜伏期和平衡速度均下降。在高架十字迷宫中，PKO小鼠进入开放臂的时间减少85%，次数减少70%，冻结行为增加，表明焦虑样行为增强。这些行为异常与分子和细胞变化相呼应。
讨论
本研究首次揭示ROMK缺失通过破坏小脑局部钾离子稳态，引发钾通道基因表达重编程、浦肯野细胞树突重塑和星形胶质细胞活化，最终导致运动协调缺陷和焦虑样行为。未来研究需明确ROMK在特定细胞类型（如颗粒细胞或胶质细胞）中的具体作用，并探索其与神经精神疾病的临床关联。
结论
ROMK是小脑神经元功能和行为调控的重要分子，其缺陷可能通过离子失衡和环路重塑贡献于神经精神疾病的病理过程。
