P2X7水平升高不影响雄性小鼠的焦虑或应激应对行为

《Purinergic Signalling》：Increased P2X7 level does not affect anxiety or stress-coping behavior in male mice

　　

摘要：P2RX7基因已被证实与多种神经精神疾病相关联。特别是单核苷酸多态性(SNP) rs2230912（导致第460位谷氨酰胺被精氨酸取代，即Gln460Arg）反复被发现与情绪障碍有关。尽管该SNP本身并不影响受体功能，但它标记了一个功能获得型单体型，该单体型已被证明能显著增强受体活性。细菌人工染色体(BAC)转基因P2X7报告基因小鼠已被证明是监测P2X7表达的宝贵工具。在此，研究人员利用其同时过表达受体的特性，作为功能获得型模型来评估P2X7水平升高的行为学后果。研究使用了两种现有的转基因P2X7报告基因品系（sEGFP和P2X7-EGFP），它们在表达模式、过表达程度以及邻近P2rx4基因的共表达方面存在差异。与野生型同窝小鼠相比，雄性sEGFP和P2X7-EGFP小鼠在一般活动、焦虑相关行为或应激应对行为指标上均未表现出改变。仅有雄性P2X7-EGFP小鼠在新颖环境中的运动习惯化表现出轻微延迟。较高的表达水平在多大程度上反映了疾病相关的功能获得型单体型所传递的受体活性增强，尚需进一步研究。总体而言，这些结果表明，无论是在内源性还是异位部位，抑或是联合P2X4，P2X7的过表达均不足以在基线条件下显著改变单独饲养的雄性小鼠的行为。

论文解读：P2X7受体过表达对雄性小鼠焦虑及应激行为的影响

研究背景与意义

P2RX7基因编码的P2X7受体是一种配体门控离子通道，在免疫反应、炎症及细胞死亡中发挥关键作用。作为P2X受体家族成员，它由细胞外三磷酸腺苷(ATP)激活，其独特的低亲和力特征表明它主要在病理性的高浓度ATP环境下作为危险信号发挥作用。大量候选基因研究已将P2RX7基因中的单核苷酸多态性(SNPs)与多种精神和神经疾病联系起来。其中，SNP rs2230912（Gln460Arg）虽不改变受体单体功能，但作为标签标记了包含His155Tyr、His270Arg和Ala348Thr等功能获得型等位基因在内的P2X7-4单体型，该单体型与情绪障碍密切相关。然而，这种遗传变异如何转化为行为表型，其机制尚不完全清楚。为了模拟这种功能获得型单体型，研究人员利用了两种细菌人工染色体(BAC)转基因P2X7报告基因小鼠模型——sEGFP和P2X7-EGFP，旨在通过过表达受体来探究其对行为学的影响。这项研究由Urbina-Trevino L等人开展，发表于《Purinergic Signalling》期刊。

关键技术方法

本研究主要采用行为学测试范式对两种BAC转基因雄性小鼠进行表型分析。实验对象包括sEGFP品系（携带可溶性EGFP报告基因，伴随P2X4乘客基因过表达）和P2X7-EGFP品系（携带C端融合EGFP的P2X7受体，无P2X4共表达）。研究人员对12-16周龄的雄性小鼠进行了为期两周的单笼饲养预处理，随后依次进行了家庭笼活动监测、旷场实验(OFT)、明暗箱实验(DLB)、高架十字迷宫(EPM)、新奇抑制摄食实验(NSF)以及强迫游泳实验(FST)。数据分析采用GraphPad Prism软件，通过Shapiro-Wilk检验评估正态性，利用Student’s t检验或重复测量双因素方差分析(ANOVA-RM)结合Bonferroni事后检验进行统计学比较。

研究结果

1. sEGFP小鼠的行为学表征

研究人员首先评估了sEGFP小鼠。在家庭笼活动监测中，sEGFP小鼠在连续3天的昼夜活动中与野生型对照无差异。在旷场实验(OFT)中，sEGFP小鼠在总运动距离和对新颖环境的习惯化能力上与对照组一致，且进入中心区域的潜伏期、次数及停留时间等焦虑相关指标均未受影响。在高架十字迷宫(EPM)中，两组小鼠在开放臂的探索行为（潜伏期、进入次数、停留时间）及总运动距离无显著差异。明暗箱(DLB)实验结果同样显示，sEGFP小鼠在明区的探索行为与野生型相似。新奇抑制摄食(NSF)实验显示摄食潜伏期无差异，表明其食欲动机性行为正常。最后，在评估应激应对行为的强迫游泳实验(FST)中，sEGFP小鼠的不动时间和运动时间与野生型相比亦无统计学差异。

2. P2X7-EGFP小鼠的行为学表征

随后，研究人员测试了P2X7-EGFP小鼠。类似的，P2X7-EGFP小鼠在家庭笼活动中的昼夜节律与野生型一致。在30分钟的OFT测试中，虽然两组在总运动距离上无差异，但ANOVA分析显示P2X7-EGFP小鼠在第10至20分钟时间段内的运动距离显著增加，提示其对新环境的习惯化可能略有延迟。然而，与sEGFP小鼠结果类似，P2X7-EGFP小鼠在OFT、EPM和DLB中的各项焦虑相关指标均与野生型无异。NSF实验中的摄食潜伏期也未表现出基因型间的差异。在FST中，P2X7-EGFP小鼠的不动与运动状态同样未发生改变。

结论与讨论

综合行为学数据表明，利用BAC转基因模型实现的P2X7受体过表达——无论是在内源性位点（P2X7-EGFP）还是在伴随P2X4共表达的异位（sEGFP）——均不足以在基线条件下显著改变单独饲养的雄性小鼠的一般活动、焦虑相关行为或应激应对策略。这一发现提示，虽然人类遗传学研究表明P2RX7的功能获得型单体型与情绪障碍风险增加相关，但在小鼠模型中单纯提高受体蛋白水平可能并未完全复现该遗传变异的神经生物学效应。研究人员推测，这可能是因为慢性过表达诱导了下游信号通路的代偿性下调，或者是因为rs2230912单体型所赋予的受体功能增益并非简单地等同于蛋白总量的增加。此外，该研究仅聚焦于雄性小鼠，且测试环境为标准实验室条件，未来仍需探讨性别差异及应激状态下的表型变化。总之，本研究强调了在未来的功能获得型模型构建中，需要更精确地模拟人类P2X7-4单体型的特定氨基酸替换，而非仅仅依赖蛋白水平的过表达，以深入阐明P2X7受体在精神障碍中的因果作用。