酪氨酸磷酸酶Shp2对海马的突触功能和学习记忆的作用及其调控机制研究

Shp2是一个广泛表达的非受体酪氨酸磷酸酶，在大脑持续高表达。最近研究发现Shp2的突变可导致Leopard综合症，大多数这种病人具有智力障碍。另一方面，生化研究明确提示Shp2与某些谷氨酸受体通道相互作用，而已知谷氨酸受体通道的酪氨酸磷酸化调节对通道功能及膜运输具有重要作用。本项目拟对Shp2在海马突触可塑性和学习记忆中的作用及其机制做深入和系统的研究，即从自主制备的前脑Shp2基因条件敲除小鼠模型入手，（1）通过行为学研究以明确其学习记忆能力是否受影响；（2）采用脑片电生理结合药理学和基因再导入研究以明确其海马突触可塑性是否受影响及其与Shp2因果关系；（3）进行细胞和分子生化研究以揭示其可能的机制，尤其是Shp2通过调节谷氨酸受体通道介导的机制。项目的完成在神经生物学上将有助于进一步阐明突触功能调节的分子机制，也有助于理解Leopard综合病人智力障碍的发病机制及提示新的治疗途径。

Shp2属于含有SH2功能区的酪氨酸磷酸酶（PTP）亚家族，是一个广泛表达的非受体酪氨酸磷酸酶。已知Shp2在大脑中持续高表达（Servidei T et al., 1998），但对其在脑内的功能知之甚少。研究发现Shp2的各种突变会引发Noonan氏综合征和Leopard综合征，该病人多数都具有轻、中度的智力障碍，但其作用机制还并不清楚。近年来运用基因敲除和基因沉默的方法，研究显示Shp2在神经系统发育和神经干细胞分化过程具有重要的作用，但关于它在突触功能中的作用知之甚少。本项目以前脑特异性Shp2敲除小鼠为主要实验对象，运用生化，电生理和行为学等实验技术系统探究了Shp2在中枢神经系统突触功能中的作用。本研究首次发现前脑Shp2敲除导致了小鼠恐惧记忆再巩固过程被显著削弱，提示Shp2参与了突触功能的调节；脑片场电位记录结果显示Shp2敲除小鼠海马长时程增强（LTP）也被显著削弱，但PPF和LTD不受影响，提示Shp2主要影响了突触后的功能；我们先前的研究已经发现Shp2能与GluN2B相互作用。为此，我们运用生化方法检测了Shp2敲除对突触后NMDAR，AMPAR和PSD95等一系列突触后重要蛋白的表达水平是否有影响。生化结果显示，与野生型小鼠相比，Shp2敲除小鼠的GluN2B 1472酪氨酸磷酸化水平显著增高，而GluN2A，GluA1等蛋白表达水平没有明显变化，提示Shp2敲除小鼠特异的改变了突触中的GluN2B数量；基于以上结果，本项目首次揭示了Shp2能通过调节GluN2B的1472磷酸化水平来影响突触功能，进而导致恐惧记忆的削弱。该研究为深入理解Shp2突变引发病人智力障碍提供了重要的理论依据。