多巴胺能系统对NK细胞成熟及与免疫相关的社会行为的调控作用在15q重复基因小鼠模型中的研究

自闭症谱系障碍（ASD）的病因机制复杂，本研究基于15q11-13重复小鼠模型，发现激活D1-like多巴胺受体可增强NK细胞成熟与功能，并通过调控Tbx21表达改善社交能力缺陷，揭示多巴胺信号通过免疫调节影响ASD表型的潜在机制。

　　

陈欣然|张向燕|冯瑾|张晨

首都医科大学基础医学院，北京，中国

引言

自闭症谱系障碍（ASD）是一种复杂的神经发育障碍，其特征是行为受限、重复性行为以及社交沟通能力缺陷（Dawson等人，1998年；Kanner，1968年）。尽管其全球发病率持续上升，但ASD的病因仍不完全清楚。除了已知的遗传和环境风险因素外，越来越多的证据表明，先天性的免疫失调会加剧自闭症的表型（Hughes等人，2023年）。多项研究报道，ASD患者存在细胞因子谱异常和免疫细胞功能改变（Ashwood等人，2006年；Ashwood和Wakefield，2006年；Stubbs和Crawford，1977年；Warren等人，1986年），这表明免疫功能障碍可能与ASD症状的发展和严重程度有关。

自然杀伤（NK）细胞是先天免疫系统的关键效应细胞，负责清除病毒感染的细胞和恶性细胞（Laskowski等人，2022年；Piersma和Brizi?，2022年）。近年来，NK细胞的失调也被认为与神经发育障碍有关，包括ASD（Ebrahimi Meimand等人，2021年）。ASD患者通常表现出NK细胞数量减少和细胞毒性功能减弱（Ebrahimi Meimand等人，2021年；Warren等人，1987年；Enstrom等人，2009年；Siniscalco等人，2016年），但这些异常的分子机制仍大部分未知。 paternal 15q11-13重复（15q dup）小鼠模型具有与人类15q11-13染色体重复段相对应的基因重复，该区域与综合征性ASD相关，为研究与ASD相关的免疫和神经发育表型提供了有价值的平台（Nakatani等人，2009年；Bolton等人，2004年）。

多巴胺（DA）是一种儿茶酚胺类神经递质，在中枢神经系统（CNS）功能中起着关键作用，包括奖励处理、运动控制和认知（Nieoullon，2002年）。多巴胺通过多巴胺受体（DARs）发挥作用，这些受体分为D1样（DADR1、DADR5）和D2样（DADR2、DADR3、DADR4）亚型，它们通过G蛋白偶联信号级联途径调节细胞内环磷酸腺苷（cAMP）的水平（Beaulieu和Gainetdinov，2011年；Missale等人，1998年）。多巴胺能信号传导的失调与多种神经系统疾病有关，如帕金森病、精神分裂症和抑郁症（Matsumoto，2015年；Grace，2016年）。新证据还表明，多巴胺能通路的改变可能导致类似自闭症的行为，包括刻板动作、感觉处理受损以及对社交线索的反应减弱（Kosillo和Bateup，2021年；Blum等人，2024年）。先前的研究表明，脑内给予D1样受体激动剂可以改善社交认知表型并增强短期可塑性（Liu等人，2017年）。除了在中枢神经系统中的作用外，多巴胺还通过影响适应性免疫细胞和先天免疫细胞的活性而在外周发挥免疫调节作用（Levite，2016年；Pinoli等人，2017年；Matt和Gaskill，2020年；Thomas Broome等人，2020年）。多巴胺受体存在于多种免疫细胞类型上，包括T细胞、树突状细胞和NK细胞。NK细胞持续表达DARs，多巴胺对其功能具有刺激和抑制作用，具体取决于受体亚型的不同（Mikulak等人，2014年；Zhao等人，2013年；Nozaki等人，1996年）。先前的研究已经证实，先天免疫功能障碍会加剧自闭症表型，而多巴胺在先天免疫和自闭症谱系障碍中都起着重要作用。然而，目前尚不清楚多巴胺是否通过调节宿主的先天免疫来影响自闭症患者的社交能力。

在这项研究中，我们使用15q dup自闭症小鼠模型发现，刺激D1样受体可以促进NK细胞的发育和功能，同时伴随着Tbx21表达的改变。激活D1样受体还可以部分改善15q dup小鼠的社交能力。我们的发现揭示了多巴胺能信号传导与先天免疫调节之间的新联系，表明多巴胺可能通过增强先天免疫功能来缓解15q dup小鼠的自闭症相关表型。

研究片段

动物和实验处理

之前已有报道创建了paternal 15q11-13重复（15q dup）小鼠模型，只有父系遗传的小鼠表现出明显的社交缺陷（Nakatani等人，2009年）。该品系通过将雄性15q dup小鼠与WT雌性C57BL/6J小鼠交配来维持，实验使用了6-8周大的雄性小鼠。所有小鼠生活在恒定温度（25±1°C）和规律的明暗周期（06:00至20:00光照）环境中，可自由获取食物和水。所有动物实验均获得了北京相关机构的批准。

15q dup小鼠中NK细胞比例异常

paternal 15q11-13重复（15q dup）小鼠模型表现出一系列自闭症谱系障碍的特征性行为表型。为了验证这些小鼠的自闭症样行为，我们进行了三室社交互动测试，这是一种广泛用于评估啮齿动物社交能力和对新奇环境偏好的方法（Crawley，2007年；Moy等人，2009年）。野生型（WT）小鼠对含有陌生同类的房间表现出强烈的偏好（图S1B）。

讨论

在这项研究中，我们发现paternal 15q11-13重复（15q dup）小鼠模型中的自然杀伤（NK）细胞的终末发育和效应功能明显受损。我们的发现支持多巴胺能信号传导改变与NK细胞成熟及免疫相关行为表型之间的功能关联。具体而言，D1样受体的药理学激活可以增强NK细胞的成熟和功能，并改善15q dup小鼠的社交能力。

结论

总之，我们的研究表明，多巴胺能信号传导的改变与15q dup小鼠模型中NK细胞的终末成熟和效应功能受损有关。多巴胺水平的降低与D1样受体相关的cAMP信号传导紊乱以及NK细胞成熟相关转录因子Tbx21表达改变有关，伴随NK细胞功能缺陷。D1样受体的药理学激活可以增强NK细胞的成熟。

作者贡献声明

陈欣然：撰写——审稿与编辑、初稿撰写、数据可视化、实验设计、数据分析、概念构建。张向燕：数据验证、实验设计、数据分析、项目监督、资金获取、概念构建。冯瑾：撰写——审稿与编辑、项目监督、资金获取。张晨：项目监督、资源协调、资金获取。

资助

本研究得到了国家自然科学基金（32370826）的支持。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的可能会影响本文研究结果的财务利益或个人关系。