《Nature Communications》：Restoring early postnatal synaptic dysregulation rescues motor neuron degeneration in a mouse model of Spinal and Bulbar Muscular Atrophy
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针对脊髓延髓肌萎缩症（SBMA）成年发病但早期已现病理改变的难题，研究团队聚焦新生期雄激素受体（AR）毒性机制，揭示polyQ扩增AR通过干扰转录抑制因子REST功能，导致谷氨酸能突触基因异常上调及运动神经元过度兴奋。通过AR反义寡核苷酸（ASO）及REST剪切切换ASO干预新生期AR-97Q小鼠，成功逆转突触缺陷并延缓疾病进展，为SBMA及其他神经退行性疾病的早期干预提供了关键靶点与新策略。
在神经退行性疾病的研究版图中，脊髓延髓肌萎缩症（SBMA）一直是个特殊的存在——它由X染色体上的雄激素受体（AR）基因CAG三核苷酸重复扩增编码的多聚谷氨酰胺（polyQ） tract引发，患者多为成年男性，通常在中年出现肢体、躯干及延髓肌肉萎缩无力，但诡异的是，早在症状出现前十年，部分患者就已出现手颤、肌肉痉挛等前驱症状，血清肌酐等生物标志物也会提前下降。这暗示着，疾病的种子可能在神经系统发育的早期就已埋下，只是成年后才“破土而出”。然而，此前的研究多聚焦于成年期的AR毒性，对于新生期这一关键窗口——此时雄性体内会经历短暂的睾酮激增（minipuberty），而AR恰好在此期间大量进入运动神经元核内——是否会发生毒性事件，以及如何干预才能阻断后续的晚期神经变性，始终是未解之谜。
为破解这一谜题，研究团队以AR-97Q小鼠（携带97个CAG重复的突变AR）和人类诱导多能干细胞（iPSC）分化的运动神经元为模型，结合转录组学、钙成像、反义寡核苷酸（ASO）干预等技术，系统探索了新生期polyQ扩增AR对运动神经元突触发育的影响及干预策略。研究发现，新生期突变AR通过干扰转录抑制因子REST的功能，导致谷氨酸能突触基因异常激活，引发运动神经元过度兴奋，而这种早期缺陷正是晚期神经变性的根源。通过靶向抑制突变AR或修复REST功能的新生期干预，可显著延缓疾病进展。该成果发表于《Nature Communications》，为SBMA的早期治疗提供了全新视角。
研究主要采用以下关键技术方法：利用AR-97Q小鼠模型（新生期至成年阶段）和人类SBMA患者iPSC分化的运动神经元，通过RNA测序（RNA-seq）、单细胞RNA测序（snRNA-seq）分析基因表达谱；采用加权基因共表达网络分析（WGCNA）解析模块与基因型关联；通过钙成像（RCaMP荧光标记）评估神经元兴奋性；利用反义寡核苷酸（ASO）实现突变AR沉默及REST剪切切换（从Rest4到Rest）；通过免疫印迹、免疫荧光、定量PCR验证蛋白及基因表达变化；结合旋转棒试验、握力测试等行为学分析评估疾病表型。
PolyQ扩增AR在新生AR-97Q小鼠核内积累
研究发现，雄性AR-97Q小鼠在出生后第1天（P1）和第7天（P7）的运动神经元和骨骼肌细胞中，polyQ扩增AR已显著积累于核内，而雌性小鼠或未携带突变的AR-24Q小鼠未见此现象。给予雌性AR-97Q小鼠P1皮下注射睾酮后，核内AR积累再现，证实新生期雄激素激增是触发AR核定位的关键。进一步检测显示，此时AR尚未形成聚集体（1C2抗体阴性），但核内单体AR水平已升高，提示早期毒性可能独立于蛋白聚集。
新生期AR-ASO短暂抑制突变AR表达
通过脑室内注射靶向AR的ASO（AR-ASO），研究证实P1单次给药可短暂抑制脊髓中突变AR（人AR）和内源性鼠Ar的表达（P7时mRNA和蛋白水平显著降低），但对骨骼肌无影响。5μg剂量组效果最佳，且不影响野生型小鼠的生存或运动功能，表明中枢特异性干预的安全性。
新生期降低突变AR改善AR-97Q小鼠疾病进展
P1给予5μg AR-ASO的AR-97Q小鼠，生存期显著延长，旋转棒任务表现和握力改善，体重下降趋势减缓。组织学分析显示，运动神经元萎缩减轻，骨骼肌萎缩缓解，但13周龄时AR聚集体比例及蛋白水平未受影响，提示早期干预的获益并非通过清除晚期聚集物，而是纠正了发育早期的突触缺陷。
新生期睾酮给药加速AR-97Q小鼠疾病表型
对AR-97Q小鼠P1皮下注射睾酮，虽不影响幼年期发育，但显著缩短生存期，加剧晚期运动功能障碍和体重下降；雌性AR-97Q小鼠经此处理后运动功能也恶化，而野生型小鼠无类似反应。这表明新生期雄激素暴露会放大突变AR的神经毒性，加速疾病进程。
REST靶基因在AR-97Q小鼠和SBMA患者来源运动神经元中上调
转录组分析显示，AR-97Q小鼠P7脊髓中，谷氨酸能突触相关基因（如Grin1、Gria1）显著上调，且这些变化可被AR-ASO逆转。iPSC分化的SBMA患者运动神经元中也观察到类似的REST靶基因（谷氨酸能突触基因）上调。进一步发现，转录抑制因子REST是调控这些基因的关键因子——AR-97Q小鼠和患者细胞系中，REST的神经元特异性剪切异构体Rest4上调，而全长Rest下调，导致REST对靶基因的抑制作用减弱。
新生期睾酮给药抑制AR-97Q小鼠运动神经元成熟相关基因
RNA-seq显示，睾酮处理的AR-97Q小鼠P7脊髓中，与运动神经元成熟相关的基因（如Kcng4、Rab37、Tmod1）表达下调，且这种抑制效应强于未处理组。这表明polyQ扩增AR不仅不促进，反而阻碍新生期运动神经元的正常成熟，而睾酮会加剧这一过程。
PolyQ扩增AR诱导运动神经元过度兴奋
免疫荧光显示，AR-97Q小鼠P7脊髓运动神经元中，神经活动标志物c-Fos核阳性比例显著增加。钙成像进一步证实，携带EGFP-AR-97Q的iPSC运动神经元及SBMA患者来源运动神经元，表现出更高的RCaMP信号强度和爆发率，直接证明突变AR导致早期运动神经元过度兴奋。
PolyQ扩增AR诱导Rest向Rest4的剪切转换
机制研究发现，AR-97Q通过上调Rest4（而非直接影响REST-AR相互作用）削弱REST的转录抑制功能：AR-97Q过表达的细胞和小鼠模型中，Rest4 mRNA升高，全长Rest降低；而Rest4过表达可拮抗REST对Grin1启动子（含REST结合基序）的抑制作用。这揭示了突变AR通过调控Rest剪切异构体平衡，解除对谷氨酸能突触基因的抑制。
新生期恢复REST靶基因改善AR-97Q小鼠疾病表型
针对Rest4的剪切切换ASO（Rest4-ASO #2）在P1脑室内注射后，可显著降低AR-97Q小鼠脊髓中Rest4/Rest比值，下调REST靶谷氨酸能突触基因（如Grin1），减少c-Fos阳性运动神经元比例。行为学分析显示，该干预延长生存期，改善旋转棒表现，且不影响AR表达，证实通过修复REST功能纠正早期突触缺陷的可行性。
新生期治疗减轻AR-97Q小鼠后期神经肽升高
加权基因共表达网络分析（WGCNA）发现，AR-97Q小鼠晚期（13-15周）脊髓中，神经活性配体-受体相互作用模块（含Uts2、Calca等神经肽基因）显著富集。而新生期AR-ASO或Rest4-ASO干预可降低这些神经肽的表达，提示早期突触异常可能通过级联反应导致晚期分子改变。
综合来看，这项研究首次揭示了SBMA的早期病理机制：新生期雄激素激增促使polyQ扩增AR进入运动神经元核内，通过诱导Rest向Rest4的剪切转换，削弱转录抑制因子REST对谷氨酸能突触基因（如Grin1、Gria1）的抑制作用，导致突触过度形成和运动神经元过度兴奋，最终引发晚期神经变性。更重要的是，研究证明了新生期短暂干预——无论是沉默突变AR（AR-ASO）还是修复REST功能（Rest4剪切切换ASO）——均可阻断这一病理 cascade，显著延缓疾病进展。
这一发现的意义在于，它打破了“SBMA是成年发病、成年干预”的传统认知，将治疗窗口前移至发育早期，且干预手段（ASO）具有潜在的临床转化价值。同时，研究中揭示的“早期突触缺陷-晚期神经变性”范式，可能为其他晚发性神经退行性疾病（如亨廷顿病、阿尔茨海默病）提供借鉴——它们的早期发育阶段或许也隐藏着类似的毒性事件，值得重新审视。此外，REST作为关键的转录调控节点，其剪切异构体的平衡可能成为跨疾病的干预靶点。
当然，研究也存在待深入的方向，比如Rest4调控Rest剪切的具体分子机制、人类新生儿睾酮激增与小鼠模型的差异，以及ASO干预的长期安全性等。但无论如何，这项工作为SBMA的早期防治开辟了新路径，也为神经退行性疾病的发育起源研究提供了重要范本。
