外周血α-突触核蛋白纤维传输通过内皮LAG3内吞加剧帕金森病病理和神经退行性变

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外周血α-突触核蛋白纤维通过内皮细胞LAG3内吞作用加剧帕金森病的病理进程

学术背景

帕金森病（Parkinson’s Disease, PD）是一种与年龄相关的神经退行性疾病，其主要病理特征为α-突触核蛋白（α-synuclein, α-syn）的异常形成和传播。近年来，研究发现帕金森病患者的血清中存在α-突触核蛋白预形成纤维（α-syn preformed fibrils, α-syn PFFs）。这些外周血中的α-syn PFFs能够穿过血脑屏障（Blood-Brain Barrier, BBB），加剧神经元损伤，但其具体机制尚不明确。为了更好地理解外周血中α-syn PFFs在帕金森病中的作用，研究人员构建了不同严重程度的帕金森病小鼠模型，并探讨了内皮细胞LAG3（Lymphocyte-activation gene 3）内吞作用在α-syn PFFs传播中的机制。

论文来源

该研究由Qingrui Duan、Qingxi Zhang、Shuolin Jiang等来自中国广东省人民医院神经内科、广东省神经科学研究所、华南理工大学医学院的研究团队共同完成。论文于2024年12月10日发表在American Journal of Physiology-Cell Physiology期刊上，标题为“Transmission of peripheral blood α-synuclein fibrils exacerbates synucleinopathy and neurodegeneration in Parkinson’s disease by endothelial LAG3 endocytosis”。

研究流程

1. 帕金森病小鼠模型的构建

研究团队构建了两种不同严重程度的帕金森病小鼠模型：轻度病理模型（A53T only）和重度病理模型（A53T + brain fib）。轻度模型通过注射携带A53T突变α-syn基因的腺相关病毒（AAV-A53T）诱导，而重度模型在此基础上进一步通过脑内注射α-syn PFFs来加剧病理变化。随后，研究人员通过静脉注射α-syn PFFs，观察其对帕金森病病理的影响。

2. 内皮细胞LAG3敲除小鼠模型

为了研究内皮细胞LAG3在α-syn PFFs传播中的作用，研究团队使用了内皮细胞特异性LAG3敲除小鼠（LAG3-ECs-CKO）。通过这一模型，研究人员探讨了阻断LAG3内吞作用对α-syn PFFs传播的影响。

3. 行为学测试

研究团队对小鼠进行了多项行为学测试，包括： - 杆测试（Pole Test）：评估小鼠的运动迟缓程度。 - 旋转棒测试（Rotarod Test）：评估小鼠的运动协调能力。 - 圆柱测试（Cylinder Test）：评估小鼠前肢使用的对称性。

4. 免疫组织化学分析

研究人员对小鼠的脑组织进行了免疫组织化学染色，检测了多巴胺能神经元（TH阳性细胞）的损失以及病理性α-syn的沉积情况。此外，还通过免疫荧光染色分析了星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（Iba-1）的激活情况。

5. Western blot分析

研究团队通过Western blot技术检测了中脑组织中GFAP、Iba-1以及磷酸化α-syn（p-α-syn）的表达水平，进一步验证了外周血α-syn PFFs对神经炎症和病理沉积的影响。

主要结果

1. 外周血α-syn PFFs加剧运动障碍

研究发现，静脉注射α-syn PFFs显著加剧了轻度帕金森病模型（A53T only）的运动障碍，但在重度模型（A53T + brain fib）中，这种影响并不显著。这表明，外周血α-syn PFFs的传播在帕金森病的早期病理过程中起到了关键作用。

2. 多巴胺能神经元损失

静脉注射α-syn PFFs显著加剧了轻度模型中的多巴胺能神经元损失，但在重度模型中，这种影响并不显著。这与行为学测试的结果一致，进一步证实了外周血α-syn PFFs在帕金森病早期病理中的重要作用。

3. 神经炎症反应

研究发现，静脉注射α-syn PFFs显著增加了轻度模型中的星形胶质细胞和小胶质细胞的激活，并加剧了p-α-syn的沉积。然而，在重度模型中，这种影响并不显著。这表明，外周血α-syn PFFs的传播在帕金森病的早期病理过程中起到了关键作用。

4. LAG3内吞作用的阻断

通过使用LAG3-ECs-CKO小鼠，研究发现阻断LAG3内吞作用可以显著减少α-syn PFFs的传播，并改善帕金森病小鼠的运动障碍、多巴胺能神经元损失以及神经炎症反应。这表明，靶向内皮细胞LAG3可能成为早期帕金森病治疗的一个潜在策略。

结论与意义

该研究揭示了外周血α-syn PFFs在帕金森病早期病理中的重要作用，并阐明了内皮细胞LAG3内吞作用在α-syn PFFs传播中的机制。研究结果表明，外周血α-syn PFFs的传播能够显著加剧帕金森病的病理进程，而阻断LAG3内吞作用可以有效减少α-syn PFFs的传播，改善帕金森病的症状和病理变化。这一发现为早期帕金森病的治疗提供了新的思路，靶向内皮细胞LAG3可能成为一种疾病修饰疗法。

研究亮点

  1. 创新性模型构建：研究团队构建了不同严重程度的帕金森病小鼠模型，并首次探讨了外周血α-syn PFFs在帕金森病早期病理中的作用。
  2. LAG3机制揭示：研究首次阐明了内皮细胞LAG3在α-syn PFFs传播中的内吞作用，为帕金森病的治疗提供了新的靶点。
  3. 多维度验证：研究通过行为学测试、免疫组织化学分析和Western blot等多维度验证了外周血α-syn PFFs对帕金森病病理的影响，结果具有高度一致性。

其他有价值的信息

研究团队还探讨了其他可能的α-syn PFFs传播机制，如通过红细胞外泌体等途径。未来的研究可以进一步探索这些机制，为帕金森病的治疗提供更多可能性。

通过这项研究，我们不仅加深了对帕金森病病理机制的理解，还为早期帕金森病的治疗提供了新的思路和潜在靶点。