LRRK2 G2019S突变通过不同通路加剧帕金森病模型中α-突触核蛋白和tau蛋白神经病理

《Acta Neuropathologica》：The G2019S LRRK2 mutation exacerbates α-synuclein and tau neuropathology through divergent pathways in Parkinson’s disease models

本研究针对LRRK2 G2019S突变如何调控α-突触核蛋白和tau蛋白病理这一关键科学问题，通过病毒载体介导的蛋白过表达模型结合人iPSC来源的多巴胺能神经元，首次揭示该突变通过差异机制加剧两种蛋白病理：α-突触核蛋白病理伴随神经炎症和溶酶体功能障碍，而tau病理主要表现为磷酸化水平升高且不引发显著炎症反应，为LRRK2激酶抑制剂的精准治疗提供理论依据。

　　

在探索帕金森病发病机制的过程中，科学家们发现患者大脑中不仅存在α-突触核蛋白(αSyn)的异常聚集，还经常观察到tau蛋白的病理沉积。这种多种蛋白病理共存的现象提示帕金森病可能并非单纯的突触核蛋白病，而是涉及更复杂的多蛋白病理过程。尤其值得关注的是，LRRK2基因突变作为家族性帕金森病最常见的遗传因素，其致病机制与αSyn和tau病理之间存在何种关联，成为领域内亟待解决的关键科学问题。

为阐明LRRK2 G2019S(GS)突变对αSyn和tau病理的调控机制，比利时鲁汶大学和英国牛津大学的研究团队在《Acta Neuropathologica》发表了最新研究成果。研究人员构建了GS LRRK2基因敲入小鼠模型，通过立体定位注射技术分别向黑质区递送表达人野生型αSyn或2N4R tau异构体的重组腺相关病毒(rAAV 2/7)，系统评估了突变对蛋白病理、神经退行性变、神经炎症及溶酶体功能的影响。同时利用来自GS LRRK2帕金森病患者的人诱导多能干细胞(iPSC)分化的多巴胺能神经元，在体外验证了关键发现。

研究采用的主要技术方法包括：基因工程小鼠模型构建、立体定位病毒注射、行为学测试（转棒实验、旷场实验、圆筒实验）、免疫组织化学/免疫荧光染色、立体学细胞计数、流式细胞术免疫分型、蛋白质印迹分析、多重细胞因子检测以及人iPSC定向分化为多巴胺能神经元技术。

GS LRRK2突变加剧αSyn诱导的神经退行性变和神经病理

在αSyn过表达模型中，GS LRRK2小鼠表现出更严重的运动协调障碍和更显著的黑质多巴胺能神经元丢失。免疫组化分析显示，注射4周后，GS小鼠黑质区磷酸化S129 αSyn(pS129)阳性细胞数量和荧光强度显著高于野生型(WT)对照，且这种差异在蛋白激酶K消化后依然存在，提示病理性的αSyn聚集增加。蛋白质印迹结果进一步证实GS小鼠总αSyn和pS129 αSyn水平升高。

GS LRRK2小鼠在αSyn过表达后出现增强的炎症反应

流式细胞术分析发现，GS小鼠黑质区髓系细胞(CD45^hiCD11b⁺)、中性粒细胞(Ly6G⁺)和自然杀伤细胞(CD161⁺)数量显著增加，而CD4⁺T细胞中CD25表达水平降低。多重细胞因子检测显示，GS小鼠白介素-33(IL-33)、CCL2、CCL3、CXCL10、γ-干扰素(IFN-γ)等促炎因子水平显著升高。胶质细胞染色表明，GS小鼠星形胶质细胞(GFAP⁺)数量和微胶质细胞(IBA1⁺)激活标志CD68表达均增强。

LRRK2 G2019S小鼠在αSyn过表达后出现溶酶体蛋白累积

蛋白质印迹分析显示，GS小鼠多种溶酶体标志物发生改变：组织蛋白酶B、D、H、L(Cathepsin B/D/H/L)及溶酶体相关膜蛋白1/2A(LAMP1/LAMP2A)水平显著升高，而转录因子EB(TFEB)和p62蛋白未见明显变化，提示溶酶体功能特异性紊乱。

GS LRRK2突变加剧tau病理但不影响神经退行性变

在tau过表达模型中，尽管GS小鼠黑质区磷酸化tau（AT8识别S202/T205位点，PHF-1识别S396/S404位点）水平显著升高，但多巴胺能神经元丢失程度与WT小鼠无显著差异。行为学测试也未发现GS小鼠运动功能进一步恶化。

tau过表达未诱发神经炎症

与αSyn模型形成鲜明对比的是，tau过表达并未引起显著神经炎症反应。GS与WT小鼠在黑质区的星形胶质细胞、微胶质细胞数量和激活状态上均无统计学差异。

tau过表达模型中溶酶体标志物无明显改变

除组织蛋白酶B在WT小鼠中升高而在GS小鼠中降低外，其他溶酶体蛋白（组织蛋白酶H/L、LAMP1、LAMP2A、TFEB、p62）水平在两组间无显著差异。

人iPSC来源多巴胺能神经元验证关键发现

在患者来源的细胞模型中，GS LRRK2突变显著增加了αSyn过表达或αSyn预形成纤维体(PFF)处理后的pS129 αSyn水平，但对tau磷酸化(AT8)无显著影响，与体内实验结果一致。

本研究通过系统性实验证明，GS LRRK2突变通过截然不同的分子通路调控αSyn和tau病理：对于αSyn病理，该突变通过引发溶酶体功能障碍和神经炎症放大病理进程；而对于tau病理，则主要促进其磷酸化而不伴显著炎症反应。这一发现不仅解释了LRRK2相关帕金森病中观察到的异质性病理特征，也为开发针对特定蛋白病理的精准治疗策略提供了重要理论基础。特别值得注意的是，LRRK2激酶活性作为共同调控节点，可能成为同时干预多种蛋白病理的理想靶点，为家族性和散发性帕金森病的治疗开辟了新方向。