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Nat Med: 抑制mTORC2逆转PTEN缺失所导致的行为和生理异常

Tags: mTORC2   PTEN缺失   行为异常   生理异常      作者:佚名 更新:2019-11-03

雷帕霉素靶蛋白(mammalian target of rapamycin,简称mTOR)是大脑中极为重要的信号通路节点之一。mTOR可以形成2个不同的蛋白质复合物,mTORC1和mTORC2。其中,mTORC1对雷帕霉素颇为敏感,并受控于其调控蛋白Rptor (regulatory-associated protein of mTOR) 。而与之不同的是,mTORC2发现较晚,对雷帕霉素不甚敏感,并且,Rictor (rapamycin-insensitive companion of mTOR)是其组分之一。

PTEN(phosphatase and tensin homolog,简称PTEN)是mTOR信号的抑制基因之一,其缺失,可以导致巨头症,自闭症,癫痫,智能障碍等神经系统疾病。通常认为,PTEN的缺失,导致机体过度表达和活化mTOR信号相关基因,从而导致上述疾病的发生。事实是否如此呢?

2019年10月21日,美国贝勒医学院Mauro Costa-Mattioli研究组在Nature Medicine杂志上发表题为Therapeutic inhibition of mTORC2 rescues the behavioral and neurophysiological abnormalities associated with Pten-deficiency的文章,发现对缺失Pten的小鼠敲除mTORC2,可以缓解其癫痫和自闭症状,记忆紊乱状况也有所改变。并且,给Pten缺失的幼鼠注射靶向Rictor的反义单核苷酸(antisense oligonucleotide,简称ASO),从而有效抑制mTORC2活性后,其本身的行为和生理异常逐渐归于正常。

首先,作者在小鼠前脑特异性敲除了Pten (Pten KO), Pten+Rptor (Pten-Rptor DKO,相当于Pten+mTORC1) ,Pten+Rictor (Pten-Rictor DKO,相当于Pten+mTORC2)。并从大脑重量,生存率,癫痫模型和自闭症模型这四方面检测mTORC1和mTORC2对PTEN信号作用的影响。

有报道指出,PTEN与巨头症相关,所以,作者首先检测了这三种敲除鼠大脑的重量,发现Pten KO 和Pten-Rictor DKO小鼠大脑重量均高于野生型对照小鼠,而Pten-Rptor DKO鼠大脑重量与对照小鼠类似,所以,这说明mTORC1,而不是mTORC2,与Pten KO小鼠的巨头症相关。

有报道指出,Pten KO小鼠容易夭亡,所以接下来,作者检测了上述3中小鼠的存活率。作者发现,Pten-Rictor DKO小鼠的生命力,要远比Pten KO和Pten-Rptor DKO小鼠顽强。也就是说,抑制mTORC2,而不是mTORC1,可以显着增加Pten KO小鼠的存活率。

再下来是小鼠癫痫模型。作者发现,Pten-Rictor DKO小鼠的癫痫症状得到了一定的控制,而Pten-Rptor DKO小鼠癫痫状态和Pten KO小鼠类似,这说明,抑制mTORC2,而不是mTORC1,可以显着缓解Pten KO小鼠的癫痫症状。

最后是小鼠自闭症模型。作者采用了两种行为学实验:一是检测小鼠的社交能力。作者发现,Pten KO小鼠仍然具有的一定社交能力,但是,却倾向于与熟识的小鼠社交,而不愿接近不熟识的。而抑制mTORC2,可以逆转Pten KO小鼠的这种症状,与熟识和不熟识小鼠都有正常的频率的社交。二是检测小鼠对新环境的探索和适应程度。作者通过T迷宫实验发现,正常小鼠和Pten-Rictor DKO小鼠对T迷宫的两条路径都会走到,而Pten KO小鼠和Pten-Rptor DKO小鼠只倾向于重复的走其中熟识的一条,这说明,抑制mTORC2,而不是mTORC1,可以显着缓解Pten KO小鼠的自闭症状。另外,有报道指出,自闭症患者还会出现认知障碍和长时程记忆紊乱等症状,而这些与mTOR信号密切相关。作者通过经典条件反射实验同样发现,抑制mTORC2,而不是mTORC1,可以显着缓解小鼠的长时程记忆紊乱症状。

综合上述结果,作者认为,缺失Pten的小鼠所具有的巨头症,与mTORC1相关。而早夭,癫痫和自闭症等症状,则与mTORC2相关,敲除mTORC2,可以有效的缓解这些症状。最后,作者探求通过干扰mTORC2缓解癫痫和自闭症的临床可能性。作者通过给Pten KO的幼鼠注射靶向Rictor的反义单核苷酸,从而有效抑制mTORC2活性后,Pten KO小鼠的癫痫和自闭症状都有了显着改善,这不仅进一步证明了mTORC2是这些疾病的有效靶点,还给出了针对这一靶点进行治疗的有效方法。

这是一篇病理学研究的佳作,作者利用条件敲除Pten,共敲除Pten+mTORC1和Pten+mTORC2这三种敲除鼠,深入探讨了癫痫和自闭症等疾病的致病机理,发现其受mTORC2调控,而不是mTORC1。随后,给出了干扰mTORC2的切实可行的方法,并证实通过这种方法,小鼠的癫痫和自闭症等症状的确可以得到治疗和缓解。这份工作可以在临床上为行为和生理异常类疾病的治疗提供理论基础和技术支持。

原始出处:
Chen CJ1,2, Sgritta M1,2, Mays J1,2, et al.Therapeutic inhibition of mTORC2 rescues the behavioral and neurophysiological abnormalities associated with Pten-deficiency.Nat Med. 2019 Oct. doi: 10.1038/s41591-019-0608-y. [Epub ahead of print]

来源: BioArt
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