Gad2-KO 基因敲除小鼠

Gad2，全称为谷氨酸脱羧酶2（Glutamate decarboxylase 2），是一种重要的酶，负责催化谷氨酸转化为γ-氨基丁酸（GABA），后者是大脑中主要的抑制性神经递质。Gad2在神经系统中发挥着关键作用，尤其是在调节神经递质的释放和突触传递方面。Gad2的表达主要局限于脑组织和胰岛β细胞，这使得Gad2成为一个潜在的免疫组化诊断标志物。

在正常组织中，GAD2染色仅限于大脑和胰岛细胞。然而，GAD2免疫染色在152种肿瘤类别中的20种（13.2%）中被观察到，包括至少1个强阳性病例的5种（3.3%）肿瘤类别。GAD2免疫染色最常见于胰腺神经内分泌癌（58.3%）和神经内分泌肿瘤（63.2%），其次是颗粒细胞瘤（37.0%）和肺神经内分泌肿瘤（11.1%）。在16种其他肿瘤实体中，GAD2偶尔（<10%的病例）可见，包括副神经节瘤、髓样甲状腺癌和膀胱小细胞神经内分泌癌。对于确定神经内分泌肿瘤的胰腺起源，GAD2的灵敏度为64.2%，特异性为96.3%，而孕酮受体的灵敏度为56.8%，特异性为92.6%。孕酮受体和GAD2的结合增加了灵敏度和特异性。GAD2免疫组化是识别神经内分泌肿瘤未知起源的胰腺起源的高度有用的诊断工具[1]。

Gad2编码GAD65，主要存在于突触前末梢，用于GABA的合成和囊泡释放。Gad2是各种大脑功能和GABA干扰相关神经疾病中细胞活动的调节目标。然而，我们对Gad2转录调控的理解以及Gad2转录如何响应这些条件下不断变化的细胞环境仍然有限。这项综述讨论了Gad2转录的调节机制的最新进展，并强调了无TATA盒Gad2启动子的特征，以及CREB和活动依赖性组蛋白结构表观遗传修饰对Gad2基因调节元件的Gad2转录的调节[2]。

Gad2表达定义了一类兴奋性外侧缰核神经元，这些神经元投射到中脑和桥脑被盖区。外侧缰核（LHb）向中脑和桥脑被盖区的中线结构发送复杂的投射，包括中缝核（MnR）和不确定核（NI），以及稀疏地支配下丘脑、腹侧被盖区（VTA）和腹侧被盖区（RMTg）。外侧缰核GAD2神经元的逆行追踪显示，这些神经元选择性地投射到中脑和桥脑被盖区的中线结构，包括MnR和NI，并且仅稀疏地支配下丘脑、RMTg和VTA。外侧缰核GAD2神经元对被盖神经元的突触后记录证实，在这个回路中，谷氨酸而不是GABA是快速神经递质。因此，GAD2表达可以作为功能研究小鼠中特定外侧缰核输出通路的兴奋性神经元的标记[3]。

氧化应激在肝性脑病（HE）的发病机制中起着至关重要的作用。GABA能神经元在黑质致密部（SNr）对HE的运动缺陷有贡献。本研究旨在调查氧化应激对小鼠HE的影响。结果显示，在由硫代乙酰胺（TAA）和胆管结扎（BDL）诱导的两种小鼠HE模型中，肝脏和SNr均存在氧化应激。全身性线粒体靶向抗氧化药物Mito-Q可以挽救TAA和BDL小鼠中SNr的线粒体功能障碍和氧化损伤，从而恢复其运动障碍。此外，HE激活了表达GAD2的SNr种群（SNrGAD2）。在TAA诱导的HE中，SNrGAD2靶向的线粒体解偶联蛋白2（UCP2）过表达和SNrGAD2靶向的化学遗传抑制均可挽救线粒体功能障碍。这些结果定义了氧化应激在HE发病机制中的关键作用[4]。

在哺乳动物壶腹嵴中，发育中的GAD2表达揭示了具有钙波的前体样细胞。在脊椎动物中，运动感觉、空间定向和平衡依赖于内耳前庭系统中的感觉毛细胞。前庭支持细胞可以再生因衰老、耳毒性损伤和创伤而丢失的毛细胞，尽管并非所有因素或特定细胞类型都已知。本研究报道了小鼠壶腹嵴中GAD2阳性细胞群，并追踪了表达多能转录因子SOX2、PROX1和CTBP2的GAD2前体样细胞。GAD2前体样细胞在十字突（EC）中的EC网状结构周围组织成玫瑰花结。GCaMP5G钙指示剂显示，新生和成年小鼠中存在自发的和乙酰胆碱诱发的全细胞钙波。本研究提出了一种假说模型，概述了哺乳动物前庭神经上皮中GAD2细胞的谱系和潜在的再生能力[5]。

综上所述，Gad2基因在神经系统中发挥着关键作用，特别是在调节神经递质的释放和突触传递方面。Gad2的表达主要局限于脑组织和胰岛β细胞，这使得Gad2成为一个潜在的免疫组化诊断标志物。Gad2在多种生物学过程中发挥着重要作用，包括神经递质合成、神经发育和再生。此外，Gad2的表达还与多种疾病相关，包括神经内分泌肿瘤、肝性脑病和肥胖。深入研究Gad2的功能和调控机制，有助于我们更好地理解神经系统的发育和功能，并为相关疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。