《Neurobiology of Disease》：Aberrant medial ganglionic eminence (MGE) GABAergic neurogenesis contributes to Huntington's disease pathogenesis
编辑推荐：
本研究针对亨廷顿病（HD）发病机制中胚胎期中间神经元发育异常的未解之谜，通过BACHD小鼠模型首次揭示突变亨廷顿蛋白（mHTT）通过破坏内侧神经节隆起（MGE）来源的GABA能神经发生，导致SST+/PV+中间神经元缺陷。单细胞测序发现mHTT通过干扰组蛋白基因表达引发基底祖细胞周期紊乱，而Nkx2-1谱系特异性基因拯救可逆转运动障碍和纹状体变性，为HD的发育起源学说提供了直接证据。
亨廷顿病（Huntington's disease, HD）作为一种常染色体显性遗传的神经退行性疾病，其致病元凶——亨廷顿基因（HTT）外显子1中的CAG三核苷酸重复扩展已被发现超过三十年。然而，突变亨廷顿蛋白（mutant huntingtin, mHTT）如何引发选择性神经元脆弱性，特别是导致纹状体中等多棘神经元（medium spiny neurons, MSNs）进行性退变的机制，仍是神经科学领域的重大谜题。传统观点认为HD是年龄依赖的神经变性过程，但越来越多证据提示发育期异常可能为疾病埋下伏笔。尤其引人关注的是，正常亨廷顿蛋白在胚胎发育中扮演关键角色，而mHTT是否通过扰乱神经发生过程参与疾病启动，成为亟待解答的科学问题。
为探究这一发育假说，由Aldrin E. Molero和Mark F. Mehler领衔的研究团队在《Neurobiology of Disease》发表了创新性研究。他们发现内侧神经节隆起（medial ganglionic eminence, MGE）的GABA能神经发生异常是HD发病的关键发育机制。MGE作为大脑发育过程中产生皮层和纹状体GABA能中间神经元的主要胚胎结构，其产生的生长抑素阳性（somatostatin-positive, SST+）和小白蛋白阳性（parvalbumin-positive, PV+）中间神经元对神经环路平衡至关重要。
研究人员采用BACHD转基因小鼠模型（表达全长人mHTT），结合谱系追踪、单细胞RNA测序（single-cell RNA sequencing, scRNA-seq）和细胞类型特异性基因操作等技术，系统分析了胚胎期至成年期MGE衍生GABA能谱系的发育轨迹。关键技术方法包括：使用Nkx2-1-Cre介导的谱系特异性mHTT敲除实现遗传拯救；对E12.5胚胎MGE组织进行scRNA-seq分析转录组变化；通过免疫组化定量不同发育阶段中间神经元数量；采用旋转棒、平衡木等行为学测试评估运动功能；利用透射电镜观察纹状体变性和髓鞘形成情况。
研究结果揭示了一系列重要发现：
3.1. BACHD小鼠在出生后13天（PND13）表现出皮层和纹状体中间神经元特异性缺陷
在PND13阶段，BACHD小鼠皮层中SST+和PV+中间神经元数量显著减少，纹状体PV+中间神经元也明显缺失。尤为值得注意的是，苍白球（globus pallidus）中Foxp2+的弓状苍白球神经元（arkypallidal neurons）亚群却出现选择性扩增。这些变化具有区域特异性，非MGE来源的中间神经元（如NPY+细胞）则未受影响。
3.2. E12.5胚胎期MGE神经发生已出现明显异常
通过scRNA-seq分析E12.5胚胎MGE细胞，研究发现mHTT主要影响基底中间祖细胞（basal intermediate progenitors），这些细胞表现出复制依赖性组蛋白基因协调性抑制、染色质调节因子Erh表达降低、线粒体和核糖体缺陷，以及以S期积累为特征的细胞周期动力学改变。免疫组化分析进一步证实E12.5腹侧端脑迁移走廊中中间神经元前体细胞减少，而发育中苍白球区域Nkx2-1+/Dlx1+前体细胞增加。
3.3. 遗传拯救MGE衍生中间神经元可预防BACHD小鼠运动缺陷
研究最令人瞩目的发现是，通过Nkx2-1-Cre介导的条件性敲除MGE谱系中的mHTT（生成BACHD-N小鼠），能够挽救早期中间神经元缺陷、HD样运动障碍和纹状体变性。12月龄BACHD-N小鼠在开放场地、平衡梁和加速旋转棒测试中的表现与对照组无显著差异，而常规BACHD小鼠则表现出明显的运动协调缺陷。
3.4. MGE谱系拯救同时预防纹状体变性和髓鞘形成缺陷
透射电镜分析显示，BACHD-N小鼠纹状体中变性神经元的比例与对照组相当，显著低于BACHD小鼠。同时，遗传拯救还纠正了BACHD小鼠皮层轴突髓鞘形成（g-ratio增高）的异常，表MGE衍生细胞通过非细胞自主机制影响白质发育。
讨论部分深入阐述了这些发现的科学价值。研究首次在单细胞分辨率下揭示了mHTT破坏MGE神经发生的分子机制，特别是复制耦合染色质调节异常导致的细胞周期紊乱。这为理解HD的发育起源提供了直接证据，表明胚胎期中间神经元发生异常可能是疾病易感性的重要决定因素。值得注意的是，早期中间神经元缺陷发生在神经环路形成的关键期，可能通过破坏兴奋-抑制平衡、损害突触可塑性等方式产生长期影响，最终导致成年期运动功能障碍和神经变性。
研究还提出了一个新颖的致病模型：mHTt通过干扰基底祖细胞的组蛋白表达和细胞周期进程，破坏MGE衍生GABA能谱系的正常发育，特别是影响SST+中间神经元的生成。这些早期发育异常可能通过改变皮层-纹状体环路的组建和功能，为后续年龄相关的神经变性创造条件。而MGE谱系特异性遗传拯救能够预防疾病表型，强烈提示这一发育机制在HD pathogenesis中的因果关系。
这项研究的意义不仅在于揭示了HD的新发病机制，更重要的是为早期干预提供了潜在靶点。如果MGE神经发生异常确实是HD的关键致病环节，那么针对这一过程的治疗策略可能在症状出现前有效延缓或阻止疾病进展。此外，研究建立的谱系特异性拯救方法也为开发精准治疗提供了概念验证。
总之，这项研究通过多学科方法整合发育生物学、神经遗传学和系统神经科学，有力证明了异常MGE神经发生在HD发病中的核心作用，为理解这类神经退行性疾病的发育起源提供了全新视角，对未来治疗策略设计具有重要指导意义。
