《自然》子刊：科学家首次证实神经元形成帕金森病理的必需条件!α

来源：奇点糕 2024-10-19 10:03

这项研究揭示了α-Syn和免疫刺激在路易体形成中是必需的，还提供了路易体组成和结构的重要信息，对于帕金森病的体外病理模型构建和未来的药物研发非常重要。

由错误折叠的 -突触核蛋白（ -Syn）聚集而成的路易体作为一种蛋白质包涵体，是的主要病理标志物，存在于大约80-90%的特发性/散发性帕金森病患者中。路易体的存在也使得功能失调的神经元会出现颗粒状和丝状的沉积物，被称为路易神经突。

在20世纪早期，这些组织病理就已经被发现了，但是长期以来，在人类神经元中研究它们只能通过患者死后的脑部尸检，但路易体的形态和内含物可能会受到组织pH值、氧气水平和自溶活性的影响，对死后组织的收集和处理有很高的要求。因此，体外构建路易体形成的细胞模型是非常重要的。

近年来的研究显示，可能导致帕金森病的发展，循着这一思路，加拿大麦吉尔大学的研究团队开展了一项研究，他们发现，人诱导性多能（iPSC）衍生的多巴胺能神经元必须同时暴露于 -Syn和免疫刺激，如干扰素- 或活化的小胶质细胞，才能够形成路易体样包涵体，并且免疫刺激导致的溶酶体功能障碍可能是促进路易体病理形成的关键。

这项研究首次表明 -Syn和免疫刺激都是路易体形成所必需的，并且这种作用是多巴胺能神经元特有的。研究结果发表在《自然 神经科学》杂志上[1]。

在挑选适用的免疫刺激时，研究人员首先锁定了细胞因子干扰素- （IFN- ），他们将iPSC衍生的多巴胺能神经元与 -Syn的预制原纤维（PFF）和IFN- 一起培养，顺利观察到PFF阳性包涵体的形成，包涵体长约5-10 m，存在于15-20%的神经元中，三种不同的iPSC细胞系衍生的多巴胺能神经元中都能够产生路易体样包涵体。

路易体样包涵体形成

IFN- 干扰了PFF的降解，随着培养时间的延长，包涵体的数量和大小都明显增加。研究人员尝试了另一种细胞因子，白细胞介素-1 ，也能够诱导包涵体形成，不过细胞毒性低于IFN- 。

这些路易体样包涵体与患者大脑中的非常相似，都包含细胞器、膜碎片、细丝、溶酶体、自噬溶酶体和线粒体混合物。几乎所有的包涵体都是膜结合的，并且高度致密。

除了细胞因子外，活化的小胶质细胞与PFF一起也能够诱导包涵体形成。需要注意的是，免疫刺激和 -Syn PFF是缺一不可的，而且也只有黑质多巴胺能神经元可以，研究人员在皮层神经元中进行了同样的 双管齐下 ，就无法形成包涵体。

内/溶酶体系统中，低聚 -Syn如何播种和错误折叠的机制是多年来的研究课题，最近，溶酶体膜通透性的发现提供了一些线索，这一次，研究人员也捕捉到了含PFF溶酶体的破裂，使得PFF泄漏到了细胞质中，同时，他们观察到了许多含有细胞器碎片的大型自噬溶酶体/自噬小体，表明了自噬受损。

PFF泄露到细胞质

研究人员猜想，双管齐下可能改变了调节溶酶体生物发生和功能的蛋白，他们列出了一些蛋白，包括驱动溶酶体蛋白表达的转录因子NRF2和TFEB，以及此前发现过的与帕金森病有关的LAMP1和LAMP2等主要溶酶体蛋白。他们发现，这四种蛋白在双管齐下的多巴胺能神经元中显著减少，而在皮层神经元中则几乎不受影响。

通过追踪自噬标志物LC3B，研究人员发现了大的自噬体形成、合并，并最终产生更大的LC3B阳性和PFF阳性结构，与前面反复观察到的内含物相似，这也表明了自噬功能障碍的存在，细胞无法清除它们。结合前面发现的包涵体的膜结合形态，进一步证明了路易体样内含物实际上是功能失调的自噬体。

LC3B阳性和PFF阳性结构

LAMP2对于溶酶体酸性、分子伴侣介导的自噬（CMA）和巨自噬（MA）是必不可少的，在没有免疫刺激的情况下，敲低LAMP2，再加上PFF，也同样导致了包涵体的形成，验证了溶酶体障碍的关键作用。

这项研究揭示了 -Syn和免疫刺激在路易体形成中是必需的，还提供了路易体组成和结构的重要信息，对于帕金森病的体外病理模型构建和未来的药物研发非常重要。

研究的第一作者表示，这项结果支持以前的研究，表明免疫反应在帕金森病的发展中其重要作用，未来的研究应侧重于探索过度兴奋的免疫系统引起的炎症在与 -Syn结合时如何导致路易体的形成[2]。

参考文献：

[1] Bayati A, Ayoubi R, Aguila A, et al. Modeling Parkinson s disease pathology in human dopaminergic neurons by sequential exposure to -synuclein fibrils and proinflammatory cytokines[J]. Nature Neuroscience, 2024: 1-16.

[2]https://www.mcgill.ca/neuro/channels/news/recreating-hallmark-parkinsons-disease-human-neurons-360245

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