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2025年11月26日，中国科学院遗传与发育生物学研究所许执恒教授等在《Molecular Psychiatry》发表：Sh3rf3 Deficiency drives autism-like behaviors via presynaptic dysfunction in mice，揭示了Sh3rf3缺陷通过突触前功能障碍导致小鼠出现自闭症样行为。

自闭症谱系障碍（ASD）具有强遗传基础，SH3RF3是其候选基因之一，但机制尚不清楚。本研究发现，SH3RF3作为突触前支架蛋白，通过桥接激酶BRSK1/SAD-B与ASD相关蛋白RIM1促进RIM1磷酸化，从而稳定突触囊泡锚定并支持高效释放。Sh3rf3敲除破坏该复合物导致RIM1磷酸化减少、囊泡数量和可释放池缩小、补充变慢，最终削弱前额叶皮层兴奋性传递，破坏兴奋-抑制平衡引发自闭症样行为。在前额叶特异性恢复Sh3rf3表达可逆转这些缺陷。

图一 Sh3rf3缺失导致小鼠出现自闭症样表型

为探究Sh3rf3缺失的小鼠是否表现出自闭症样行为，作者构建了Sh3rf3敲除小鼠并对成年雄性和雌性同窝小鼠进行了一系列行为学测试。

结果：

在三箱社交实验中，野生型和敲除小鼠均更倾向于待在有陌生小鼠的隔间而非空笼一侧。然而，敲除小鼠在社交新奇辨别方面存在缺陷，未能表现出对新陌生小鼠比对熟悉小鼠更强的互动偏好。在五次社交习惯化/识别任务中，敲除小鼠与陌生小鼠的互动时间显著减少，社交认知指数也明显降低。在钻管实验中，野生型小鼠在社会等级优势上明显优于敲除小鼠。在旷场实验中，敲除小鼠在场地中央停留的时间更少，提示其焦虑水平升高。在埋珠实验中，敲除小鼠表现出更多的重复挖掘行为。此外，在家笼环境中观察自发行为时，敲除小鼠的重复直立行为次数显著增加，进一步支持其存在刻板行为。雌性敲除小鼠在Von Frey实验中表现出对触觉刺激的高敏感性。尽管约三分之一的ASD患者伴有智力障碍，但新物体识别和Morris水迷宫实验显示敲除小鼠并无学习或记忆缺陷。综上所述，Sh3rf3敲除小鼠重现了自闭症样核心行为特征，包括社交障碍、焦虑、重复/刻板行为以及感觉异常。

图二 Sh3rf3缺乏导致mPFC兴奋性突触传递减弱

作者进一步探究与自闭症样行为相关的脑区，利用LacZ报告系统发现Sh3rf3在小鼠脑内广泛表达，尤其富集于前额叶皮层的兴奋性神经元。作者在四周龄小鼠双侧mPFC注射Sh3rf3 shRNA病毒，三周后观察到社交互动时间及社交认知指数显著下降，提示社交退缩，但未出现焦虑或刻板行为。电生理记录显示，第五层锥体神经元的自发性兴奋性突触后电流频率降低、诱发性电流幅度减小，而抑制性电流无变化，表明兴奋/抑制平衡被打破。这些结果说明，前额叶皮层Sh3rf3对维持正常兴奋性突触功能和社交行为至关重要。

图三 Sh3rf3调控突触囊泡锚定，维持兴奋性传递

为了弄清mPFC兴奋性突触传递为何受损，研究人员比较了野生型和Sh3rf3敲除小鼠的神经元结构和功能。

结果：

神经元的树突分支复杂度、树突棘总数、突触数量、神经元兴奋性以及AMPA受体的状态均未明显改变，说明突触后部分基本正常。进一步检测突触前功能时，常规刺激下表现正常，但在高频刺激下，敲除小鼠的可释放囊泡池变小、补充速度变慢。透射电镜图像更直观地显示：在突触活性区周围200纳米内，尤其是紧贴活性区的囊泡数量显著减少。综合来看，Sh3rf3缺失并未破坏突触的整体结构或突触后响应，而是扰乱了突触囊泡在活性区附近的精确定位和储备，导致在高需求时无法及时释放神经递质，从而削弱了兴奋性传递。这揭示了Sh3rf3在突触前囊泡锚定和功能维持中的关键作用。

图四 Sh3rf3缺失削弱了SAD-B/BRSK1对RIM1的磷酸化作用

突触前蛋白的功能常受磷酸化调控。研究发现，Sh3rf3缺失虽不改变其互作蛋白的总量，却导致900种蛋白磷酸化水平异常，且多富集于突触囊泡释放相关通路。ASD相关蛋白RIM1的磷酸化在Sh3rf3敲除小鼠前额叶皮层中下降约50%。进一步研究表明，Sh3rf3能同时结合激酶BRSK1/SAD-B和RIM1，起到支架作用，促进BRSK1对RIM1的磷酸化。在敲除小鼠中，BRSK1与RIM1的结合减少80%；而在细胞中过表达Sh3rf3则使二者结合增强2倍。这说明Sh3rf3通过桥接BRSK1和RIM1，驱动RIM1磷酸化，从而调控突触前囊泡的锚定与释放。

总之，本研究确立了Sh3rf3作为内侧前额叶皮层突触前功能的关键调控因子，揭示其缺失通过破坏BRSK1/RIM1信号通路和囊泡动力学，导致自闭症样行为。本研究首次阐明了兴奋/抑制（E/I）平衡失调的突触前起源并提出了靶向突触囊泡释放通路以恢复神经元通讯的创新治疗策略。