电针通过调节Nrf2信号通路改善MPTP诱导的帕金森病小鼠的运动症状

神经病学 医学
电针 自噬 Nrf2信号通路 帕金森病 神经保护 运动功能

电针通过调节自噬改善帕金森病症状的研究

学术背景

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是全球第二常见的神经退行性疾病，其主要特征是中脑黑质区多巴胺（dopamine, DA）神经元的逐渐丧失以及α-突触核蛋白（α-synuclein）的异常积累，导致运动功能受损，如运动迟缓、僵硬、静止性震颤和步态障碍。目前，帕金森病的治疗主要依赖多巴胺替代疗法，尤其是左旋多巴（levodopa）的使用。然而，左旋多巴在疾病晚期存在疗效窗口狭窄和副作用显著的局限性。因此，寻找安全有效的替代疗法成为研究热点。

自噬（autophagy）是一种细胞自我降解异常、聚集或错误折叠蛋白质的过程，对维持神经元稳态至关重要。研究表明，帕金森病患者和动物模型中存在自噬功能受损，而恢复自噬功能可能对神经保护有重要意义。核因子E2相关因子2（nuclear factor erythroid-2-related factor 2, NRF2）是调控自噬相关基因的关键因子，能够通过激活自噬相关蛋白表达来维持细胞稳态。电针（electroacupuncture, EA）作为一种副作用小且疗效显著的替代疗法，已在临床中广泛应用于帕金森病的治疗。然而，电针是否通过NRF2信号通路调节自噬来发挥神经保护作用，尚未明确。

论文来源

本论文由Jiping Zhang、Zhiyi Fu等多名作者合作完成，研究团队主要来自中国南方医科大学中医药学院、中国人民解放军南部战区总医院超声诊断科、清华大学北京清华长庚医院神经外科等机构。论文于2025年1月2日首次发表在《Journal of Neurophysiology》期刊上，DOI为10.1152/jn.00497.2024。

研究流程

1. 动物模型建立与分组

研究使用8-10周龄的雄性C57BL/6野生型（wild-type, WT）小鼠和NRF2基因敲除（knockout, KO）小鼠。帕金森病模型通过连续7天腹腔注射1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（1-methyl-4-phenyl-1,2,3,6-tetrahydropyridine, MPTP）建立。MPTP注射后，WT小鼠被随机分为三组：MPTP组、MPTP+电针组和MPTP+左旋多巴（Madopar, MA）组；NRF2 KO小鼠则分为MPTP组和MPTP+电针组。

2. 电针干预

电针干预选择百会穴（GV20）和太冲穴（LR3）进行治疗。电针刺激频率为2 Hz，每天进行20分钟，持续14天。电针组小鼠在治疗期间保持清醒状态，而MA组小鼠则接受左旋多巴治疗。

3. 行为学分析

通过旋转棒试验（rotarod test）和杆试验（pole test）评估小鼠的运动功能。旋转棒试验中，小鼠在逐渐加速的旋转棒上停留的时间被记录，而杆试验中，小鼠从杆顶爬到底部的时间被测量。

4. 组织学分析

行为学测试后，小鼠被麻醉并进行心脏灌注，取脑组织进行免疫组织化学（immunohistochemistry, IHC）和免疫荧光（immunofluorescence, IF）染色，以检测酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）和α-突触核蛋白的表达水平。此外，通过透射电子显微镜（transmission electron microscopy, TEM）观察黑质区自噬体和溶酶体的数量变化。

5. 分子机制研究

通过Western blot和逆转录定量聚合酶链反应（reverse transcription quantitative polymerase chain reaction, RT-qPCR）检测自噬相关蛋白（ATG7、LC3II、p62）和NRF2信号通路相关分子（NRF2、KEAP1）的表达水平。

主要结果

1. 电针改善运动功能

电针和左旋多巴治疗均显著改善了MPTP诱导的小鼠运动功能障碍。在旋转棒试验和杆试验中，电针组和MA组小鼠的运动表现显著优于MPTP组小鼠。

2. 电针保护多巴胺神经元

MPTP组小鼠黑质区TH阳性神经元数量显著减少，而电针和左旋多巴治疗均显著减少了神经元损失。此外，电针显著降低了α-突触核蛋白的表达水平。

3. 电针恢复自噬功能

MPTP组小鼠自噬相关蛋白ATG7和LC3II的表达显著降低，而p62水平显著升高，提示自噬功能受损。电针和左旋多巴治疗均显著上调了ATG7和LC3II的表达水平，并降低了p62水平，表明自噬功能得到恢复。

4. 电针激活NRF2信号通路

电针显著上调了总NRF2和核NRF2的表达水平，同时降低了KEAP1的表达水平。在NRF2 KO小鼠中，电针对自噬相关蛋白的调节作用消失，且未表现出神经保护作用。

结论

本研究证明了电针通过激活NRF2信号通路调节自噬功能，从而改善MPTP诱导的帕金森病小鼠的运动功能和多巴胺神经元损失。这一发现不仅为电针治疗帕金森病的机制提供了新的见解，也为帕金森病的治疗策略提供了潜在的新方向。

研究亮点

  1. 电针的神经保护作用：电针显著改善了MPTP诱导的小鼠运动功能障碍，并减少了多巴胺神经元的损失。
  2. 自噬功能的恢复：电针通过上调ATG7和LC3II的表达，降低了p62水平，恢复了自噬功能。
  3. NRF2信号通路的关键作用：电针的神经保护和自噬调节作用依赖于NRF2信号通路的激活。
  4. 创新性实验设计：研究结合了行为学、组织学和分子生物学多种方法，系统性地验证了电针的疗效和机制。

科学价值与应用价值

本研究不仅深化了对电针治疗帕金森病机制的理解，还为开发基于NRF2信号通路的帕金森病治疗策略提供了理论依据。未来，电针作为一种副作用小且疗效显著的替代疗法，有望在帕金森病的临床治疗中得到更广泛的应用。