帕金森病中病理性α-突触核蛋白通过AMPK/p38 MAPK信号通路破坏轴突运输的机制研究及药物干预探索

本研究针对帕金森病(PD)中α-突触核蛋白(a-Syn*)异常聚集导致轴突运输障碍的机制展开攻关。研究人员通过构建a-SynN103/tauN368纤维原(PFFs)大鼠模型，发现病理性a-Syn*通过下调PIKE表达、过度激活AMPK/p38 MAPK通路，显著降低驱动蛋白(kinesin)表达并破坏其与线粒体蛋白Miro1/MTX1/2的结合，同时阻碍动力蛋白(dynein)与货物蛋白TrkB/pErk1/2的结合。采用AMPK抑制剂Compound C和p38 MAPK抑制剂SB203580可有效改善轴突运输障碍，为PD早期干预提供了新靶点。该成果发表于《npj Parkinson's Disease》，为理解PD病理机制和开发神经保护策略提供了重要依据。

　　

在神经退行性疾病研究领域，帕金森病(PD)的病理机制始终是科学家们攻坚的重点。这种以黑质多巴胺神经元选择性退化和路易小体(LBs)形成为特征的疾病，其核心病理蛋白α-突触核蛋白(a-Syn)的异常聚集如何破坏神经元功能，尤其是影响轴突运输这一生命线过程，一直是未解之谜。更令人困惑的是，在PD早期阶段，轴突中出现的路易神经突(LNs)比胞体内的LBs分布更广泛，但a-Syn*如何通过分子层面干扰驱动蛋白(kinesin)和动力蛋白(dynein)这两大运输系统，进而导致神经元功能障碍，尚缺乏系统研究。

针对这一科学难题，华中科技大学的研究团队在《npj Parkinson's Disease》发表了突破性研究成果。他们发现天冬酰胺内肽酶(AEP)切割产生的a-SynN103和tauN368纤维原(PFFs)能通过激活AMPK/p38 MAPK信号通路，双重破坏轴突的顺向和逆向运输，而两种特异性抑制剂可有效逆转这一病理过程。这项研究不仅揭示了PD轴突运输障碍的核心机制，更为早期干预提供了新思路。

研究采用多学科技术手段：通过立体定位注射构建PFFs大鼠PD模型，结合步态调整、平衡木等行为学测试评估运动功能障碍；利用活细胞成像追踪Miro1-mCherry和ERK-GFP的轴突运输动力学；采用免疫共沉淀(Co-IP)分析运输蛋白复合物的相互作用；通过高效液相色谱(HPLC)检测多巴胺代谢物；并运用透射电镜(TEM)观察突触超微结构改变。

PFFs诱导大鼠运动行为改变和多巴胺能神经退行性变
研究发现，纹状体注射PFFs两个月后，大鼠出现典型的PD运动症状：患侧肢体协调性下降、平衡能力减弱、自主探索行为减少。免疫荧光显示黑质致密部(SNpc)磷酸化a-Syn(pS129)聚集增加，酪氨酸羟化酶(TH)阳性神经元减少30%，伴随纹状体多巴胺含量显著降低。溶酶体标记物Lamp1共定位证实PFFs促进不溶性包涵体形成，成功模拟了散发性PD的病理特征。

PFFs通过干扰kinesin表达和货物结合破坏顺向运输
Western blot显示PFFs组纹状体kinesin重链(KHC)和轻链(KLC1/2)表达降低40%，线粒体运输关键蛋白Miro1和MTX2也显著减少。活体成像发现PFFs处理的神经元中线粒体移动速度下降60%，Co-IP实验证实KLC1与Miro1/MTX2的结合能力减弱。共聚焦显微镜观察到kinesin与微管蛋白α-Tubulin的共定位减少，说明病理性a-Syn*既降低kinesin表达，又破坏其与货物和轨道的结合，导致线粒体等细胞器无法正常运输至突触。

PFFs通过影响dynein复合物组装阻碍逆向运输
令人意外的是，PFFs使纹状体动力蛋白中间链(DIC)、动力激活蛋白(dynactin)和接头蛋白snapin表达升高，但Co-IP显示它们与货物蛋白TrkB/pErk1/2的结合反而减少。免疫荧光发现更多TrkB滞留于神经元膜表面，Rab7⁺内体与TrkB共定位增加，表明逆向运输的TrkB/Erk信号内体无法有效返回胞体。这种"运输单元组装障碍"机制不同于kinesin系统的表达下调，揭示了a-Syn*破坏轴突运输的多靶点特性。

PIKE/AMPK/p38 MAPK通路的核心调控作用
机制研究发现PFFs显著降低神经保护因子PIKE的表达，导致AMPK Thr¹⁷²和p38 MAPK磷酸化水平升高2-3倍。Co-IP证实激活的AMPK/p38 MAPK异常结合KLC1和DIC，竞争性阻碍其与运输货物的相互作用。这种信号通路的"劫持"现象为解释运输障碍提供了分子基础。

AMPK抑制剂的神经保护效应
使用AMPK激活剂AICAR加剧kinesin表达抑制，而抑制剂Compound C使KHC mRNA水平恢复80%，改善线粒体运输效率。更关键的是，Compound C增强DIC与TrkB/pErk1/2的结合，提升黑质中多巴胺代谢物DOPAC和HVA含量，并增加脑源性神经营养因子(BDNF)和DAT表达，显示出多重神经保护作用。

p38 MAPK抑制剂特异性改善顺向运输
p38 MAPK抑制剂SB203580使纹状体kinesin蛋白水平回升35%，电镜观察发现突触小泡数量部分恢复。但该抑制剂仅特异性增强kinesin-Miro1/MTX2结合，对dynein复合物无影响，说明两条运输通路存在差异调控。这种选择性为开发靶向治疗策略提供了依据。

这项研究首次系统阐明a-Syn*通过PIKE/AMPK/p38 MAPK轴双重破坏轴突运输的级联机制：一方面降低kinesin表达并阻碍其与线粒体蛋白结合，另一方面干扰dynein复合物组装而阻断信号内体运输。该发现将分散的病理现象整合为完整的信号网络，解释了为何轴突病变早于神经元死亡出现。更具有重要意义的是，研究证实临床在研药物Compound C和SB203580可通过调节这条通路改善运输障碍，为PD的疾病修饰治疗提供了新策略。未来研究需进一步验证这些抑制剂在灵长类模型中的效果，并探索其与其他抗PD药物的协同作用。这项成果不仅深化了对PD发病机制的理解，也为开发针对早期病理过程的干预措施奠定了理论基础。