eBioMedicine|浙大汪浩团队揭示脆性X综合征社交障碍新机制——BLA-dCA3 环路与 ERK 信号通路的因果证据

社交行为对生存与身心健康至关重要，社交障碍是自闭症谱系障碍（ASD）及脆性X综合征（FXS）的核心症状。FXS由FMRP缺失引起，Fmr1 KO小鼠为经典模型。已知杏仁核、前额叶、外侧隔核和海马参与社交调控，相关环路过度激活、多肽/催产素信号异常及兴奋-抑制失衡均可致社交障碍；dCA3过度激活也可能参与FXS社交缺陷，但精准环路与分子机制尚不明确。

2026年9月6日，浙江大学医学院汪浩教授团队在eBioMedicine上发表了题为“ERK-dependent hyperexcitability of BLA neurons projecting to dCA3 underlies social dysfunction in a male mouse model of Fragile X syndrome”的研究论文。该研究证实BLA-dCA3环路以及BLA特异性ERK信号是FXS社交辨别缺陷的关键介导因素，建立了FMRP蛋白缺失→环路功能异常→ERK通路失调之间的因果关联。

与既往报道一致，Fmr1 KO小鼠社交偏好测试存在缺陷，对熟悉、陌生小鼠无明显偏好。社交辨别任务后检测WT及Fmr1 KO小鼠c‑Fos表达模式（图1A），结果显示相较于WT小鼠，Fmr1 KO小鼠BLA、dCA3及LH脑区c‑Fos阳性细胞数量显著增多（图1B‑D）；免疫共染色证实，社交激活的BLA神经元绝大多数为CaMKIIα阳性兴奋性神经元（图1E‑G）。向dCA3注射逆行病毒retroAAV‑hSyn‑mCherry，3周后在BLA观察到表达红色荧光蛋白的神经元胞体（图1H,I)；在BLA表达CaMKIIα‑ChR2病毒，3周后在dCA3开展全细胞膜片钳记录，光刺激BLA轴突末梢可在dCA3诱发单突触谷氨酸能EPSC，且该电流可被DNQX阻断（图1J–L），进一步证实BLA的CaMKIIα神经元与dCA3神经元之间形成单突触谷氨酸能连接。

图1.Fmr1 KO小鼠在社交辨别测试中BLA与dCA3脑区出现异常激活

在Fmr1 KO及WT小鼠BLA脑区注射Cre依赖GCaMP6m病毒，dCA3注射逆行Cre病毒，3周后进行光纤光度记录（图2A、B）。社交偏好测试中，WT小鼠与陌生小鼠互动时，投射至dCA3的BLA神经元钙信号瞬时升高，和熟悉小鼠互动则无该现象；而Fmr1 KO小鼠无论和熟悉或陌生小鼠互动，该群BLA神经元钙信号均快速增强（图2C-I）。综上，BLA→dCA3通路在Fmr1 KO小鼠中失去社交对象选择性并呈过度激活状态。

图2. 投射至dCA3的BLA神经元编码社交辨别价值

图3.光遗传激活BLA^CaMKIIα-dCA3环路诱发社交缺陷

继而利用光遗传病毒rAAV-CaMKIIα-eNpHR3.0-eYFP探究抑制该通路能否挽救Fmr1 KO小鼠社交缺陷（图4A、B）。无光刺激时Fmr1敲除小鼠无社交辨别偏好；黄光抑制BLA^CaMKIIα-dCA3通路后，模型小鼠对陌生小鼠探查时间显著上升，社交辨别能力恢复，对照组mCherry病毒小鼠无此效应（图4C-F）。闭环抑制实验证实：小鼠与熟悉小鼠互动时沉默该通路，可挽救社交偏好；而在接触陌生小鼠时抑制通路，则降低小鼠对陌生个体的探查行为（图4G、4HM）。综上，BLA^CaMKIIα-dCA3通路过度激活足以诱发社交辨别缺陷，而抑制该通路可挽救Fmr1 KO小鼠的社交障碍，且其行为效应具有互动对象依赖性。

图4. 光遗传抑制BLA^CaMKIIα-dCA3通路挽救Fmr1 KO小鼠的社交缺陷

为解析自闭症谱系障碍（ASD）BLA异常激活分子机制，本研究分析5名ASD患者与5名对照受试者共11575个细胞的公开单核转录组数据，经聚类与UMAP可视化划分细胞类型（图5A-D）。基于标记基因鉴定神经元、胶质及基质细胞类群，ASD患者内皮细胞占比降低、兴奋性神经元占比升高，抑制性细胞数量无明显变化（图5D、E）；ASD样本FMR1表达下调（图5F）。单细胞水平统计显示ASD组FMR1阳性细胞占比低于对照组。sigDGE差异基因分析提示基因改变主要发生在兴奋性神经元；GO富集表明兴奋性神经元上调基因富集于ERK通路，下调基因集中在RNA合成通路，GABA能细胞ERK通路无显著变化（图5G-I）。这提示BLA兴奋性神经元中ERK信号过度激活可能参与ASD相关的BLA异常激活。

图5. 人杏仁核细胞类型中ASD相关基因表达变化的单核RNA测序分析

为探究Fmr1 KO小鼠BLA是否存在ERK通路过度激活，利用Westernblot检测ERK1/2与pERK1/2表达，并追踪不同社交行为后pERK的动态变化。结果显示，总ERK1/2组间无差异，但Fmr1 KO小鼠pERK1/2水平显著升高（图6A–D），提示其BLA中ERK信号通路存在过度激活。为验证ERK通路拮抗剂PD98059能否改善Fmr1 KO小鼠社交缺陷（图6E），在Fmr1 KO小鼠BLA上方埋置给药套管后，给药30min及6h两个时间点，PD98059均可挽救其社交偏好缺陷，表现为对陌生小鼠的探查时间显著多于熟悉小鼠（图6F、G）；而溶剂对照组在包括24h在内的所有时间点均无挽救效应（图6F–H）。进一步利用AAV9递送靶向Fmr1或对照shRNA进行RNA干扰敲低，病毒注射4周后qPCR证实Fmr1表达显著降低（图6I、J）；Fmr1 敲低小鼠出现社交功能损伤，社交偏好测试中对熟悉、陌生小鼠的互动时长无差异（图 6K-M）；同时 BLA 脑区 pERK1/2 水平较对照明显上调（图 6N-Q）。综上，Fmr1缺失直接导致BLA中ERK信号过度激活，而抑制ERK通路可挽救Fmr1 KO小鼠的社交缺陷。

图6. 药理学抑制ERK1/2信号可纠正Fmr1 KO小鼠的社交损伤

为揭示PD98059挽救BLA^CaMKIIα-dCA3环路过度激活的机制，对投射至dCA3的BLA^CaMKIIα 阳性神经元进行全细胞膜片钳记录（图 7A-O）。Fmr1 KO小鼠该类神经元内在兴奋性上升，静息膜电位去极化（图 7F），动作电位半宽度与上升时间增加（图 7L、M）。ERK抑制剂PD98059能够逆转静息膜电位去极化，但无法修复动作电位动力学的异常；激活阈值虽呈现和静息膜电位相似变化趋势，但无统计学差异（图 7G）。这表明PD98059可能主要通过纠正静息膜电位去极化来降低该环路兴奋性。

图7. 抑制ERK信号可部分恢复Fmr1 KO小鼠中投射至dCA3的BLA神经元异常的内在电生理特性

Fmr1 KO小鼠BLA^CaMKIIα-dCA3投射神经元异常过度激活，闭环操控该通路可双向调控社交辨别；ASD患者及模型小鼠BLA内ERK信号均上调，敲低FMR1可重现缺陷，抑制ERK则恢复社交行为与神经元兴奋性。本文研究确认了 BLA→dCA3环路及BLA特异性ERK信号是脆性X综合征社交辨别缺陷的关键介导因素，建立了FMRP缺失→环路功能异常→ERK通路失调的因果关联，提示靶向该通路有望成为治疗 ASD与FXS社交功能障碍的有效策略。

图8. BLA^CaMKIIα-dCA3环路在Fmr1 KO小鼠社会功能障碍中的关键作用，BLA ERK信号通路可能是治疗该FXS缺陷的潜在靶点

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