NMDA受体自身抗体主要损害突触外成分

背景介绍

近年来，神经免疫学研究揭示了多种与自身抗体相关的神经和精神疾病。这些疾病中，自身抗体针对包括受体膜蛋白在内的多种分子，引发神经系统功能的异常。其中，N-甲基-D-天冬氨酸受体（NMDAR）相关脑炎尤为突出。患者会生成针对NMDAR必需亚基GluN1的抗体（NMDAR-Ab），表现为包括惊厥和精神错乱在内的重症神经精神症状。尽管NMDAR-Ab与EphB2受体的相互作用已被提出为一种可能的致病机制，但NMDAR-Ab对受体表面动态和纳米组织结构的具体影响尚不完全清楚。

研究来源

本研究由Zoe Jamet等人完成，研究机构包括波尔多大学、德国神经退行性疾病中心（DZNE）和柏林夏里特大学医学中心等。这篇论文于2024年发表在《Brain》杂志上，由牛津大学出版社以开放获取的形式发布。

研究流程及方法

制备和转染

研究中使用了斯普拉格-道利大鼠的海马神经元和胶质细胞，将其分离并培养。使用钙磷酸盐共沉淀法在第10天转染，目的基因包括GluN2A-SEP、GluN1-SEP和GluN1-mEos3.2等。

单分子成像技术

为了揭示NMDAR-Ab在活体神经元上的时空作用，使用了一系列单分子成像技术，如单粒子追踪光激活定位显微镜（sptPALM）。通过这些技术，研究人员能够追踪NMDAR的表面行为，特别是在突触外和突触内的不同区域。

NMDAR-Ab与EphB2的关系

通过使用针对EphB2的抗体和单量子点追踪实验，研究了EphB2是否在NMDAR-Ab的致病性中起关键作用。研究发现，尽管EphB2-Ab增加了NMDAR膜动力学，但其对NMDAR突触池的长期影响并不显著。

表面蛋白互作组分析

研究团队生成了一种结合了V5标签和辣根过氧化物酶（HRP）的GluN1亚基，以标记NMDAR的表面蛋白互作组（SPIN）。通过双焦显微镜，发现NMDAR-Ab显著改变了突触外和突触内的SPIN。

研究结果

急性暴露与NMDAR突触外运输

短时间内（30分钟）暴露于NMDAR-Ab，突触内的NMDAR未受影响。而突触外NMDAR表面动力学显著增加，表明NMDAR-Ab主要通过影响突触外NMDAR而起作用。

EphB2作用的独立性

尽管EphB2调控NMDAR膜动力学，NMDAR-Ab的作用大多独立于NMDAR与EphB2的相互作用。

膜蛋白互作组的解构

NMDAR-Ab引起的突触外NMDAR解构不仅影响NMDAR及其互作蛋白，同时还影响到整个膜蛋白池。特别是在突触外区域，NMDAR-Ab显著增加了膜蛋白扩散和去簇化，表明其通过破坏NMDAR及其周围的膜蛋白进行作用。

Fab片段实验

使用NMDAR-Ab产生的Fab片段实验显示，这种抗体仍然可以减少NMDAR的表面动量，进一步证实了其作用独立于交联机制。

结论与意义

研究表明NMDAR-Ab首先在突触外蛋白上起作用，然后影响突触内蛋白。急性阶段，NMDAR-Ab大幅度解构突触外NMDAR及其相互作用网络，并影响几乎所有膜蛋白。NMDAR-Ab通过促进蛋白质解聚和去簇化来增强NMDAR的动力学。长期而言，这种作用传递到突触内NMDAR。结果表明，NMDAR-Ab通过影响突触外NMDAR，最终导致突触内NMDAR的丧失，提出了新的治疗策略方向，即稳定NMDAR在突触外的状态可能对治疗NMDAR脑炎等自身免疫脑疾有重要意义。

研究价值

深入了解NMDAR-Ab的作用机制对相关疾病的诊断和治疗具有重要意义。这些发现扩展了我们对自身免疫性脑疾病的分子机制的理解，并可能为未来开发新的治疗方法提供指导。同时，本研究的方法和技术也为研究其他自身抗体介导的神经疾病提供了新的思路。

研究亮点

这项研究突出展示了NMDAR-Ab主要通过改变NMDAR在突触外的表面动力学而不是直接诱导其内部化来起作用的理论。这一发现为理解NMDAR相关疾病提供了新的视角，并指出在治疗过程中应重视突触外成分的稳定性。

其他有价值的信息

研究还指出，NMDAR-Ab的作用不仅限于NMDAR及其相互作用的蛋白质，还扩展到整个膜蛋白池。这一发现将在未来的研究中进一步探索NMDAR-Ab对其他神经递质受体和信号传导通路的影响。