Ddo-flox 基因敲除小鼠

Ddo，也称为D-天冬氨酸氧化酶，是一种在哺乳动物脑中广泛分布的酶，负责降解内源性的D-天冬氨酸。D-天冬氨酸是一种D-氨基酸，在脑中以外突触水平存在，能够与NMDA受体的激动剂位点结合，并激活这一亚类的谷氨酸受体。D-天冬氨酸在啮齿类动物和人类的胚胎脑中丰富存在，其浓度在出生后由于D-天冬氨酸氧化酶（DDO）的产后表达而显著下降。基于NMDA受体功能减退在精神分裂症发病机制中的假设，最近的临床前和临床研究提出了D-天冬氨酸代谢紊乱与这种精神疾病之间的关系。一致地，对Ddo敲除（Ddo -/-）小鼠和D-天冬氨酸处理小鼠的神经生理和行为特征表明，异常升高的内源性D-天冬氨酸水平显著增加了NMDA受体介导的突触可塑性、神经元树突密度和记忆力。值得注意的是，升高的D-天冬氨酸水平影响了啮齿动物的精神分裂症样表型，如改善额颞叶连接、减轻前脉冲抑制缺陷和减少由苯环己哌啶暴露引起的神经元回路激活。在健康人类中，与降低前额叶DDO基因表达相关的基因多态性预测了前额叶表型的变化，包括更大的灰质体积和在工作记忆期间增强的功能活性。此外，在精神分裂症患者死后脑中，前额叶区域D-天冬氨酸含量显著降低，与DDO mRNA表达或DDO酶活性的增加相关。总的来说，这些发现表明，D-天冬氨酸代谢的胚胎期紊乱可能与精神分裂症发病机制有关，并反过来突出了游离D-天冬氨酸补充作为治疗这种精神疾病认知症状的新辅助疗法的潜在用途[4]。

除了在精神分裂症中的作用外，Ddo基因变异还与非小细胞肺癌（NSCLC）患者的生存相关。在一项研究中，研究人员调查了与过氧化物酶相关通路中的113个基因中的9708个单核苷酸多态性（SNPs）与非小细胞肺癌患者生存之间的关联。在来自前列腺、肺、结直肠和卵巢癌筛查试验（PLCO）的1185名NSCLC患者中，他们发现213个SNPs与NSCLC总生存期（OS）显著相关。其中，两个独立的SNPs（rs9384742 DDO和rs9825224 PEX5L）与NSCLC生存显著相关。具有一个或两个保护性基因型的患者的总生存期显著更高。进一步的表达数量性状位点分析表明，rs9384742 DDO的次要等位基因与降低的信使RNA（mRNA）表达水平显著相关，而DDO表达在NSCLC肿瘤组织中也有所下降。此外，PEX5L表达水平升高与NSCLC患者的生存率降低显著相关。这些数据表明，这些与过氧化物酶相关基因的变异可能影响基因调节，并是非小细胞肺癌总生存期的潜在预测因子[1]。

Ddo基因缺失小鼠（Ddo(-/-)）提供了一个研究D-天冬氨酸代谢紊乱影响的模型。这些小鼠表现出几种行为改变，包括感觉运动门控和运动协调能力受损以及强迫游泳测试中活动减少。基础皮质酮浓度升高。Ddo(-/-)小鼠在野生型小鼠中未观察到的D-天冬氨酸免疫反应细胞存在于小脑和肾上腺中。然而，在旷场或明暗偏好测试中没有检测到焦虑样行为。此外，Ddo(-/-)小鼠在被动回避或自发交替任务中与野生型小鼠没有差异。尽管这些行为缺陷中许多可能是由发育过程中缺乏Ddo引起的，但我们的结果与D-天冬氨酸的广泛分布和内源性D-天冬氨酸具有多种行为功能的假设一致[5]。

在另一项研究中，研究人员调查了D-天冬氨酸代谢紊乱对苯环己哌啶诱导的皮层和纹状体中突触后密度分子基因表达变化的影响。他们发现，在未处理的Ddo(-/-)小鼠中，前额叶皮层中的Homer1a表达降低，纹状体中的Homer1b/c表达升高，皮层和纹状体中的PSD-95表达降低。急性苯环己哌啶处理后，恢复了并甚至增强了突变小鼠前额叶皮层中Homer1a的表达，而对其他基因的影响有限。这些结果表明，持续升高的D-天冬氨酸通过增强NMDA传递，可能导致复杂的适应性机制影响Homer1a，这反过来可能解释了最近证明的这种D-氨基酸对苯环己哌啶诱导的行为改变（如共济失调行为）的保护作用[2]。

在膀胱过度活动（DO）的研究中，研究人员发现，在膀胱出口梗阻（BOO）后，DO的存在即使在去梗阻后也持续存在。他们比较了去梗阻后存在DO的膀胱和不存在DO的膀胱的基因表达谱。在去梗阻后存在DO的膀胱中，只有145个和72个基因分别上调和下调，而在不存在DO的膀胱中，分别有3472个和4025个基因上调和下调。这表明，DO可能通过适应性神经可塑性作为一种对BOO和去梗阻引起的膀胱应激的保护作用[3]。

Ddo基因的研究为理解D-天冬氨酸代谢在精神分裂症和非小细胞肺癌等疾病中的作用提供了重要线索。Ddo基因变异可能影响基因调节，并与这些疾病的生存相关。此外，Ddo基因缺失小鼠模型为研究D-天冬氨酸代谢紊乱对行为的影响提供了有价值的工具。未来的研究可以进一步探索Ddo基因在疾病发生发展中的作用机制，并开发针对D-天冬氨酸代谢的潜在治疗方法。