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帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是第二大常见的神经退行性疾病，其特征是中脑黑质多巴胺能神经元的缺失，中脑黑质多巴胺能神经元主要存在于黑质致密度（Substantia nigra pars compacta，SNpc）和腹侧被盖区（Ventral tegmental area，VTA），然而在帕金森病的发病过程中这两类多巴胺能神经元丢失的程度截然不同，SNpc区的多巴胺能神经元易感脆弱和死亡的原因仍然不甚清楚。研究表明SNpc和VTA区多巴胺能神经元存在大量差异性表达的蛋白，其中Sox6和ALDH1A1阳性的多巴胺能神经元主要分布于SNpc区，特异性投射至背侧纹状体参与了对PD的运动功能的调节。Sox6和ALDH1A1蛋白的表达水平在PD动物和患者黑质显著下降，何种原因导致了Sox6和ALDH1A1蛋白表达水平的降低以及这两种蛋白表达变化如何引起多巴胺能神经元的丢失是非常关键的科学问题。
肠道被称之为“第二大脑”，肠道神经系统（ENS）和中枢神经系统（CNS）之间存在双向通信，脑-肠轴为肠道来源的病理性α-Synuclein（α-Syn）的传播提供了通路，研究表明肠道来源的病理性α-Syn可以经迷走神经系统传播至迷走神经背核（DMVN），DMVN和SNpc和VTA区多巴胺能神经元中间是否存在直接的投射联系使更多的病理性α-Syn传播至SNpc促进PD的发病？
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给3个月WT小鼠肠道注射ATTO
550标记的α-Syn PFFs,注射3个月后检测GI/DMVN/LC/SNpc/VTA区外源性α-Syn和内源性病理性α-Syn的传播和分布情况，发现更多的α-Syn PFFs传播至SNpc激活了该区域AEP，伴随大量的p-α-Syn的表达。为进一步验证SNpc/VTA和DMVN及LC之间是否存在直接投射联系，分别在SNpc和VTA注射跨单突触顺向示踪病毒，发现SNpc与LC之间存在直接的投射联系且投射较VTA更为广泛；同时在LC注射跨单突触逆向示踪病毒，进一步验证了SNpc-LC更为广泛的直接投射联系（图1）。在DMVN注射的单突触示踪病毒证明DMVN和LC之间存在投射联系，而DMVN与SNpc和VTA之间无直接投射联系(补图)。以上证据提示DMVN-LC-SNpc/VTA投射联系的不同导致更多的病理性α-Syn PFFs可从肠道沿着迷走神经系统传播至SNpc进而激活该区域AEP。图 1 肠道来源的α-Syn
PFFs沿着DMVN-LC-SN通路更多的传播至SNpc.（图源：Shuke Nie et al., Adv. Sci. 2024, 2409477）作者进一步在不同年龄WT（2月，8月，25月）中脑黑质中发现随着年龄增长，存在AEP的激活，伴随Sox6和ALDH1A1的剪切现象，在PD患者黑质样本、鱼藤酮处理的SNCA A5ST小鼠和WT小鼠黑质中发现了同样的剪切现象（图2）。不同月龄AEP-/-小鼠中脑黑质样本中可以发现敲除AEP能够挽救对Sox6和ALDH1A1的剪切现象，这提示中脑黑质SNpc AEP的激活参与了Sox6和ALDH1A1阳性多巴胺能神经元的损伤。图 2 SNpc区AEP的激活剪切了Sox6和ALDH1A1。（图源： Shuke Nie et al., Adv. Sci. 2024, 2409477）为了进一步探索AEP剪切Sox6和ALDH1A1的位点，作者在HEK 293细胞中共转染AEP和Sox6及ALDH1A1，通过LC/MS发现在AEP在N336,
N446两个位点剪切Sox6,在N220,N389位点剪切ALDH1A1，AEP抑制剂CP11A能够显著抑制剪切片段的产生。同时AEP剪切后产生的Sox6
447-808片段，ALDH1A1
221-501片段在SY5Y细胞实验中能否引起细胞凋亡和损伤线粒体功能（图3）。同时AEP剪切Sox6导致Sox6核转位，剪切ALDH1A1使其丧失酶活性，导致SY5Y细胞不能抵抗DOAPL引起的细胞毒性（补图），以上证据表明AEP可能剪切Sox6和ALDH1A1发挥促进了多巴胺能神经元功能障碍。图 3 AEP剪切Sox6和ALDH1A1引起细胞线粒体功能障碍和损伤。（图源：Shuke
Nie et al., Adv. Sci. 2024, 2409477）为了在体内动物实验验证AEP剪切Sox6/ALDH1A1产生的片段对多巴胺能神经元的影响，作者在SNCA
A53T小鼠中脑黑质注射AAV-TH-Sox6
447–808 和AAV-TH-ALDH1A1
221–501，发现同时注射两个片段能够激活AEP，磷酸化α-Syn，导致DOPAL水平升高，引起多巴胺能神经元的丢失和PD运动功能障碍（图4）。以上证据表明AEP剪切Sox6和ALDH1A1产生的毒性片段通过引起线粒体功能障碍和DOPAL代谢障碍促进多巴胺能神经元的丢失和PD运动功能障碍。图 4 AEP剪切Sox6和ALDH1A1产生毒性片段促进多巴胺能神经元丢失和运动功能障碍。（图源：Shuke
Nie et al., Adv. Sci. 2024, 2409477）作者进一步在3月龄SNCA
A53T小鼠中脑黑质SNpc注射多巴胺能神经元特异性表达的Sox6/ALDH1A1
FL和剪切位点突变体病毒（Sox6 N336A/N446A/ALDH1A1
N220A），并给予低剂量鱼藤酮处理3个月，发现Sox6/ALDH1A1剪切位点突变体病毒能够通过抑制AEP的剪切，挽救鱼藤酮引起中脑黑质多巴胺神经元的丢失，增加线粒体功能，降低纹状体DOPAL水平发挥保护多巴胺能神经元和改善PD运动功能障碍的作用（图5）。以上证据表明Sox6/ALDH1A1点突变能够通过阻断AEP的剪切在发挥保护SNpc多巴胺神经元和改善运动功能障碍的作用。图 5 Sox6/ALDH1A1点突变能够通过阻断AEP的剪切在发挥保护SNpc多巴胺神经元和改善运动功能障碍的作用。（图源：Shuke
Nie et al., Adv. Sci. 2024, 2409477）为了进一步研究Sox6/ALDH1A1在PD发病中的作用，作者分别采用AAV-TH-shSox6
or AAV-TH-shALDH1A1特异性敲除多巴胺能神经元中的Sox6和ALDH1A1，发现敲降Sox6和ALDH1A1能够激活AEP，磷酸化α-Syn，导致DOPAL水平升高，引起多巴胺能神经元的丢失和PD运动功能障碍（图6）。以上证据表明Sox6/ALDH1A1在多巴胺能神经元的丢失和PD的发病中发挥重要作用。图 6 敲除Sox6/ALDH1A1促进SNpc多巴胺神经元的丢失和引发PD运动功能障碍。（图源：Shuke
Nie et al., Adv. Sci. 2024, 2409477）综上所述，病理性α- Syn从肠道沿迷走神经-背侧迷走神经核（DMVN）-蓝斑（LC）-黑质（SN）传播至SNpc，激活AEP启动了PD的发生。AEP通过剪切ALDH1A1和Sox6，导致Sox6和ALDH1A的失活，引起Satb1减少和DOPAL升高，诱导ROS产生，加剧了SNpc多巴胺能神经元的脆弱易感性，导致多巴胺能神经元的丢失和PD运动障碍的产生。
原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202409477本文通讯作者为深圳理工大学生命健康学院叶克强教授和深圳市疾控中心杨细飞教授，本文第一作者是聂淑科，武汉大学人民医院神经内科副主任医师，中国科学院深圳先进技术研究院访问学者，共同第一作者是李博维，中国科学院大学博士研究生。本研究得到了国家自然科学基金重点项目(32330040)，广东省基础与应用研究项目(2023A1515030296)等基金的支持。感谢中科院深圳先进技术研究院朱英杰研究员、陈祖昕研究员在脑内病毒示踪试验中给予的宝贵支持！通讯作者：叶克强教授，深圳理工大学生命健康学院系主任、讲席教授，国家特聘专家，教育部“长江学者”讲座教授，曾任美国埃默里大学终身教授、博士生导师。深耕神经退行性疾病机制、早期诊断及药物研发数十年，是世界公认的小分子化合物治疗研发的领军科学家之一。获得国家自然科学基金委员会、美国国立卫生研究院、国防部科学基金会和美国癌症协会/基金会等重要基金机构资助。截至2024年10月发表论文300余篇，包括Nature（2篇）、Cell（3篇）、Nature Medicine、Nature Neuroscience等高影响因子74篇，H因子80，被引次数达23060次；申报美国及世界发明专利 24 项，获批 19项，多项已被各国公司购买并转化，其研发的阿尔兹海默症小分子新药 BrAD-R13 分别在 2019年、2023年取得美国 FDA及中国国家药监局药品评审中心（CDE）的“临床试验默示许可”。他在世界上首次发明了α-突触核蛋白示踪剂解决了帕金森病PET影像学诊断这一世界难题，并开创性地提出了女性绝经后FSH（卵泡刺激素）增加激活C/EBPb/AEP通路导致女性更容易得老年痴呆症理论！转载须知：“逻辑神经科学”特邀稿件，且作者授权发布；本内容著作权归作者和“逻辑神经科学”共同所有；欢迎个人转发分享，未经授权禁止转载，违者必究。
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