Nature子刊丨围绕溶酶体蛋白PSAP的新研究有望带来帕金森病的新疗法

首先，研究人员比较了帕金森病患者和对照的黑质致密部（SNc）中多巴胺能神经元的PSAP和PGRN水平。免疫荧光染色结果显示，PSAP与PGRN共定位。重要的是，与对照组相比，帕金森病患者的多巴胺能神经元（酪氨酸羟化酶TH阳性）中的PSAP减少，而PGRN不变。之后，研究者又比较了患者和对照的脑脊液和血浆中的循环PSAP和PGRN水平。研究者发现，脑脊液和血浆PSAP均与帕金森病的运动症状相关，而PGRN与非运动症状相关。

为了研究PSAP在多巴胺能系统中的作用，研究人员委托赛业生物构建了PSAP条件性敲除小鼠，将其与Cre工具鼠配繁获得cPSAP^DAT小鼠，能够特异性诱导多巴胺能神经元中PSAP基因的缺失。通过高效液相色谱分析，研究者发现老龄cPSAP^DAT小鼠纹状体、伏隔核和海马体中的多巴胺能神经递质明显减少，包括多巴胺、高香草酸和3-甲氧基酪胺（图1）。

为了进行对比研究，研究人员还构建了另一种小鼠品系cPSAP^SERT，其血清素神经元中的PSAP基因缺失。与cPSAP^DAT小鼠不同，cPSAP^SERT小鼠海马体中的5-羟色胺和5-羟基吲哚乙酸未检测到变化（图1）。对cPSAP^DAT小鼠进行行为评估后，研究者发现8月龄和16月龄小鼠出现运动减退现象，4月龄小鼠和16月龄小鼠的姿势控制和精细运动受损。同时，cPSAP^DAT小鼠还表现出焦虑和抑郁样症状。相比之下，cPSAP^SERT小鼠在行为测试中并未表现出异常。

cPSAP^DAT小鼠表现出多巴胺能标志物的减少和行为缺陷[1]

PSAP在溶酶体中被裂解为鞘脂激活蛋白（A-D），这些蛋白进一步调节与溶酶体鞘脂相关的水解酶。考虑到鞘脂激活蛋白在许多糖鞘脂的代谢中起着重要作用，研究人员采用高通量的双极性MALDI-MSI方法，对cPSAP^DAT和对照小鼠的大脑开展非靶向空间脂质组分析。结果显示，4月龄、8月龄和16月龄cPSAP^DAT小鼠和对照小鼠大脑中的脂质成分存在显著差异（图2）。

具体来说，在16月龄cPSAP^DAT小鼠的大脑中，高度不饱和心磷脂（CL）增加，低度不饱和CL减少；长链CL增加，短链CL减少。磷脂酰胆碱（PC）也出现类似的变化模式。第一种模式表明脂肪酸的去饱和化作用过强，而第二种模式则表明过氧化物酶体β-氧化作用过强。此外，研究者还发现，cPSAP^DAT小鼠大脑中的鞘脂类普遍减少，比如棕榈酸肉碱和鞘磷脂类。相比之下，cPSAP^SERT小鼠大脑中的脂质成分与对照组相比没有几乎没有差异（图2）。这些结果表明，PSAP可维持多巴胺能神经元的脂质稳态。

cPSAP^DAT小鼠大脑中的高度不饱和脂类和短链脂类增加[1]

越来越多的数据表明，脂类对α-突触核蛋白（α-syn）的聚集和神经毒性及路易小体的形成起着至关重要的作用。最近有报道称，不饱和脂肪酸会增加α-syn的毒性。为此，研究人员分析了PSAP在α-syn毒性中的作用。研究者在4月龄cPSAP^DAT小鼠和野生型对照小鼠的单侧黑质内注射AAV-α-syn或AAV-GFP，部分小鼠同时注射AAV-PSAP。旋转测试表明，当α-syn过表达时，cPSAP^DAT小鼠的旋转次数比WT小鼠多。不过，通过注射AAV-PSAP来补充PASP可以防止AAV-α-syn对cPSAP^DAT小鼠旋转行为的恶化作用。

免疫组化分析结果表明，在两种小鼠中，α-syn过表达都会降低同侧纹状体中的酪氨酸羟化酶，不过它在cPSAP^DAT小鼠中造成的纹状体和黑质酪氨酸羟化酶丢失比WT小鼠明显得多，表明cPSAP^DAT小鼠对α-syn诱导的多巴胺能变性更敏感。与行为学数据一致的是，PSAP的过表达显著恢复了纹状体和黑质的酪氨酸羟化酶。磷酸化的α-syn Ser129（p-Ser129 α-syn）被认为是α-syn的病理形式，容易聚集。研究人员发现，在cPSAP^DAT小鼠中，α-syn过表达会导致p-Ser129 α-syn显著聚集，而PSAP的过表达可逆转这种现象。

此外，研究人员还分析了通过AAV过表达PSAP是否能保护多巴胺能神经元免受6-OHDA诱导的氧化应激。在6-OHDA诱导纹状体病变前六周，研究者在WT小鼠同侧黑质致密部内注射AAV-PSAP或AAV-GFP。注射AAV-PSAP的小鼠向对侧旋转的次数明显少于对照小鼠，表明PSAP的过表达保护了纹状体多巴胺能神经元免受6-OHDA损伤。

考虑到PSAP和PGRN都是分泌蛋白，可被cPSAP^DAT小鼠的多巴胺能神经元所吸收，故研究人员考虑采用封装细胞（ECB）来递送PSAP，以此来抵消α-syn诱导的毒性。研究者将PSAP单侧递送至同侧半球已注射AAV-α-syn的大鼠的纹状体（图3）。研究者在2周、8周和12周开展旷场实验，并在12周进行旋转测序，以评估大鼠的运动行为。

旷场实验结果表明，不使用封装细胞递送装置的大鼠会出现α-syn诱导的进行性运动减退，而递送了PSAP或PSAP-PGRN的大鼠则表现出完整的运动能力。在旋转测试中，ECB-PSAP大鼠向对侧旋转的次数明显少于无装置大鼠和ECB-PGRN大鼠，这进一步证明了PSAP对α-syn诱导的运动失调具有保护作用。

 PSAP的封装细胞递送可防止α-syn诱导的大鼠帕金森病[1]

总的来说，这项研究表明，PSAP在多巴胺能神经元的生理稳态中发挥作用，尤其是在脂质代谢中。多巴胺能神经元中PSAP的缺失会增加小鼠对α-syn过表达的脆弱性。值得注意的是，黑质内注射AAV-PSAP可挽救α-syn诱导的帕金森病。此外，采用封装细胞向纹状体内递送PSAP也能够治疗α-syn诱导的帕金森病。因此，PSAP是帕金森病发病机制的一种潜在调节因子，补充PSAP可能有助于阻止帕金森病进展。

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