STM：研究发现，TRPV4的功能增益突变是血-脊髓屏障受损和运动神经元变性的驱动因素

近期，约翰·霍普金斯大学Jeremy M. Sullivan/Charlotte J. Sumner团队发表了一项研究。

他们发现，神经血管内皮细胞中瞬时感受器电位香草酸受体4（Trpv4）基因的突变，会使血-脊髓屏障的完整性遭到破坏，并以非细胞自主的方式驱动运动神经元的退变。而给予TRPV4特异性拮抗剂，可以恢复血-脊髓屏障的完整性，改善Trpv4突变小鼠的运动神经退行性表型。

研究发表在Science Translational Medicine上[1]。

论文首页截图

TRPV4是瞬时受体电位离子通道家族的成员之一。近年来的研究显示，Trpv4显性错义突变会导致远端脊髓肌萎缩（dSMA）和2型腓骨肌萎缩症（CMT2）。这些疾病的典型表现为由脊髓和脑干运动神经元支配的颈部、膈肌、四肢和声带肌肉的无力。

鉴于血-脊髓屏障是保护脊髓神经元免受神经毒性物质攻击的有力武器。因此，研究团队猜想，Trpv4显性错义突变有可能破坏了血-脊髓屏障，从而导致脊髓神经元受损，最终引发运动神经元疾病。

为了验证这一猜想，研究团队在小鼠Trpv4基因中引入了两个突变（R269C或R232C，对应dSMA和CMT2这两种疾病），生成了两种Trpv4突变小鼠模型。结果发现，Trpv4R269C/R269C小鼠在出生后三周内就出现了运动行为缺陷，并在断奶年龄前死亡。

运动行为缺陷最初的表现为运动能力轻度受损（阶段A），随后在死亡前24至36小时内逐渐进展为前肢瘫痪、脊柱后凸，并难以保持头部直立姿势（此为阶段B），最后在死亡前几个小时内，失去了行走能力，表现为呼吸困难（此为阶段C和D）。这些行为在Trpv4R232C/+小鼠中也可以被观察到（故下文均以Trpv4R269C/R269C小鼠为例）。

突变小鼠出现了运动行为障碍

由于运动行为缺陷主要出现在颈部和前肢，研究团队又对处于阶段C的Trpv4R269C/R269C突变小鼠的颈髓进行了组织病理学评估。

结果发现，上颈髓段，尤其是C1段出现了明显的运动神经元丢失和近端轴突病变，在C2和C3段也能观察到近端轴突病变，但无神经元丢失。以上结果表明，Trpv4突变小鼠的运动行为缺陷与运动神经元的丢失和退变有关。

运动神经元丢失

接下来，研究团队在一些与运动神经有关的细胞类型如神经元、胶质细胞、肌肉和神经内皮细胞中删除了Trpv4突变基因，试图观察这样是否可以改善小鼠的行为缺陷。

结果发现，只有在删除神经内皮细胞中的Trpv4突变基因后，小鼠的生存率才得到明显提高。更重要的是，特异性地从神经内皮细胞中删除Trpv4突变基因，还消除了断奶期小鼠的运动行为缺陷，以及颈髓C1段运动神经元的丢失和近端轴突病变。

进一步，研究团队想知道Trpv4突变对神经内皮细胞的影响，于是从Trpv4R269C/R269C小鼠的大脑和脊髓分离出原代神经内皮细胞，利用荧光钙成像技术和电生理学实验，研究团队观察到，在TRPV4特异性激动剂GSK101作用下，分离的神经内皮细胞表现出电流密度增加的现象，这说明突变的TRPV4通道异常活跃，通道活性增强。

钙离子浓度

通过对神经内皮细胞跨内皮电阻值的分析显示，TRPV4通道活性增强后，该数值会快速下降。由于该数值是评估血-脊髓屏障完整性的指标（下降意味着屏障遭到破坏），因此，这也意味着TRPV4通道活性增强会导致血-脊髓屏障完整性的缺失。

随后，研究团队又在小鼠体内验证了这一现象，通过注射示踪剂（EZ-biotin，正常情况下不能穿透完整的血-脊髓屏障），研究团队发现，出现明显运动行为障碍（阶段B）的Trpv4突变小鼠的颈髓上段出现了明显的示踪剂泄漏，颈髓下段和腰部则没有明显的示踪剂泄漏。

血-脊髓屏障的完整性被破坏（示踪剂泄漏）

这说明，神经内皮细胞中Trpv4的突变会使其通道激活，进一步通过破坏血-脊髓屏障的完整性，使血-脊髓屏障局部受损，以非细胞自主的方式驱动运动神经元的退变，从而导致神经退行性疾病的发生。

最后，研究团队还发现，当给Trpv4突变小鼠腹腔注射TRPV4特异性拮抗剂GSK219（0.5至2 mg/kg，每天两次）后，小鼠的生存率得到显著提高，运动行为障碍也得到明显改善。当给予最高剂量时，可逆转Trpv4突变小鼠的运动行为障碍。此外，GSK219治疗还恢复了血-脊髓屏障的完整性，以及运动神经元丧失和轴突病变。

血-脊髓屏障的完整性得到恢复

总之，该研究发现，Trpv4突变是血-脊髓屏障受损和运动神经元变性的驱动因素。而TRPV4特异性拮抗剂有可能是治疗Trpv4突变介导的运动神经元疾病的有效手段。期待未来的进一步研究。

参考文献：

[1]Gangadhar M, Kumar Mishra R, Sriram D, et al. Future directions in the treatment of neuropathic pain: A review on various therapeutic targets[J]. CNS & Neurological Disorders-Drug Targets (Formerly Current Drug Targets-CNS & Neurological Disorders), 2014, 13(1): 63-81.