Mol Psychiatry：未折叠蛋白反应与线粒体功能在ADNP相关神经发育障碍中的性别特异性调控

活动依赖性神经保护蛋白（ADNP）在脑的形成、神经发生和认知功能中起着重要作用，与性类固醇激素的生成密切相关。ADNP的突变会导致自闭症谱系障碍（ASD）和阿尔茨海默病等神经退行性疾病，其性别差异特征尤为显著。此前研究显示ADNP的缺失会影响神经发育和心脏发育标志物的表达，并且在性别差异的环境中发挥不同作用。然而，ADNP在调控性别差异性神经发生中的具体机制仍不明确。

研究采用了两种小鼠模型，分别是Adnp基因部分缺失的异质小鼠（Adnp+/−）和CRISPR/Cas9技术编辑的最常见ADNP突变模型（p.Tyr718*），即Tyr小鼠。小鼠接受了标记细胞分裂的溴脱氧尿嘧啶（BrdU）注射以研究海马神经发生。此外，通过RNA测序分析海马组织中的基因表达变化，同时结合免疫组化方法验证未折叠蛋白反应（UPR）相关基因和线粒体功能相关基因的差异表达。部分小鼠接受了实验性药物NAP（davunetide）的治疗以观察其对ADNP功能缺陷的补偿效果。

图1：在ADNP+/−和Tyr小鼠中比较两种背景下海马亚通道区的BrdU标记细胞密度

研究结果显示，海马神经发生的性别差异上，在正常小鼠中，雄性小鼠的BrdU标记神经细胞数量显著高于雌性。然而，在Adnp+/−和Tyr突变小鼠中，雄性小鼠的BrdU标记显著减少，而雌性反而高于雄性。这表明ADNP在雄性小鼠中对神经发生的调控作用更强。对于Adnp+/−小鼠，NAP能够显著提升雄性小鼠的BrdU标记水平，而对雌性小鼠影响较小。在Tyr小鼠中，NAP治疗对雌性和雄性神经发生均有一定恢复作用，但其背景应变影响效果的显著性。

在基因表达的性别特异性上，RNA测序显示，Tyr突变引起的基因表达差异在雌雄小鼠中存在显著性别特异性。雄性小鼠中UPR相关基因显著下调，而雌性小鼠中线粒体功能相关基因（如ATP6）的表达受到显著影响。NAP能够部分恢复这些基因的正常表达水平，并抑制一些与神经炎症和细胞凋亡相关的基因。雄性小鼠的UPR基因，如Hspa5和Nr4a家族，因突变而下调，而NAP能够减轻这一效应。相反，雌性小鼠线粒体ATP合酶亚基基因（如mt-ATP6）在Tyr突变后显示出异常剪接和表达水平下降，NAP则对这些异常有补偿作用。另外研究发还现，与神经突触发生和生存相关的原钙黏蛋白家族基因（如Pcdhga11）在ADNP突变小鼠中普遍上调。尽管NAP治疗能够改善大多数突变引起的基因表达差异，但Pcdhga11在NAP处理后仍保持显著差异表达。

图2：Tyr小鼠中异质性Adnp基因的表达情况

本研究首次揭示了ADNP在性别差异性海马神经发生中的关键作用，具体表现在雄性小鼠通过未折叠蛋白反应调控，而雌性则通过线粒体功能相关基因调控。此外，NAP能够显著改善ADNP缺陷引起的性别特异性分子病理机制。这些发现为ADNP相关神经发育障碍和神经退行性疾病的性别差异治疗提供了重要理论依据。

原始出处：
Shapira, G., Karmon, G., Hacohen-Kleiman, G., et al. (2024). ADNP is essential for sex-dependent hippocampal neurogenesis, through male unfolded protein response and female mitochondrial gene regulation. Molecular Psychiatry. https://doi.org/10.1038/s41380-024-02879-w