Front. Cell Dev. Biol：帕金森病治療潛在靶點：啟用α7-nAChRs
PD是僅次於AD的全球第二大神經退行性疾病，常見於老年人且患病率隨年齡增長而增加。其典型臨床表現包括一系列運動症狀（如靜止性震顫、運動遲緩、行走困難和姿勢步態障礙等）和非運動症狀（如嗅覺、視覺、睡眠、認知和情感障礙等）。其主要的病理改變是黑質多巴胺能神經元進行性丟失並伴有路易體和路易神經節出現，而後兩者即是由α-syn聚集體組成的神經元內包裹體。
已有的研究表明，α-syn的錯誤摺疊和異常聚集可對神經元和其他細胞造成嚴重損害，並導致線粒體損傷、內質網應激、突觸功能障礙、自噬溶酶體功能障礙等，最終導致PD病理的發生發展。因此，尋找降低α-syn聚集的方法對於PD的治療尤為重要。
最近的研究表明，α-syn是在腸-腦軸上運輸的，而該運輸途徑與膽鹼能神經支配的迷走神經系統和中樞膽鹼能神經元密切相關，另有研究表面，除了多巴胺能神經元以外，膽鹼能神經元的退行性改變也與PD密切相關。在中樞神經系統中，膽鹼能神經元和菸鹼型乙醯膽鹼受體（nAChRs）參與多種功能，例如在吸菸者中發現PD患病率較低，這是因為菸草中的尼古丁透過作用於nAChRs對多巴胺能神經元的進行性丟失發揮保護作用。
而在全部的nAChRs中，α7-nAChRs是含量最豐富的受體亞型。但是關於α7-nAChRs對α-syn聚集體的作用仍尚不明確。因此，在本研究中，來自中國的研究人員深入探究了α7-nAChRs對α-syn聚集體的影響以及對細胞凋亡的影響。
1。 啟用α7-nAChRs可降低αsyn-PFF誘導的細胞死亡
透過使用MTT法檢測細胞在不同處理條件下的細胞死亡率，結果顯示單獨給予合適劑量的α7-nAChRs或尼古丁對細胞增殖無影響，但是在αsyn-PFF處理條件下分別給予這兩種藥物，發現先上述兩種藥物可以顯著提高細胞存活率。另外透過衡量乳酸脫氫酶滲漏出細胞的水平進一步衡量細胞死亡率，結果顯示α7-nAChRs或尼古丁以劑量相關的方式減弱了乳酸脫氫酶的滲漏。上述結果表明，α7-nAChRs的啟用可降低αsyn-PFF誘導的細胞死亡。
圖1：啟用α7-nAChRs可降低αsyn-PFF誘導的細胞死亡
2。 啟用α7-nAChRs可逆轉αsyn-PFF誘導的細胞凋亡
進一步，研究人員透過使用Annexin Ⅴ-FITV/PI流式測凋亡實驗和Hoechst 33342染色實驗進一步驗證了啟用α7-nAChRs可逆轉αsyn-PFF誘導的細胞凋亡。
圖2：啟用α7-nAChRs可逆轉αsyn-PFF誘導的細胞凋亡
3。 啟用α7-nAChRs可降低αsyn-PFF誘導的細胞線粒體凋亡
研究人員進一步使用western blot實驗衡量了凋亡相關蛋白bax、bcl-2和caspase-3的蛋白表達水平，結果發現αsyn-PFF處理可使凋亡蛋白水平顯著升高、抗凋亡蛋白水平顯著降低，而在給予上述兩種藥物後，這幾種蛋白的相關病理表達水平被逆轉。進一步使用JC-1染色實驗衡量線粒體膜電位水平，發現上述兩種藥物可以保護αsyn-PFF造成的線粒體膜電位去極化，從而對線粒體達到保護作用。
4。 啟用α7-nAChRs可抑制α-syn在細胞中的積累
透過檢測不同處理條件下外源性αsyn-PFF和內源性α-syn的水平，結果發現α7-nAChRs或尼古丁處理條件下可導致外源性αsyn-PFF和內源性α-syn水平均減少。另一方面，α-syn的絲氨酸129位磷酸化被認為是α-syn的病理標誌之一，進一步研究發現，α7-nAChRs或尼古丁處理條件下可導致α-syn絲氨酸129位磷酸化水平降低。
為了進一步驗證實驗結果，研究人員建立了一個穩定的α-syn轉基因細胞系用來檢測α7-nAChRs的啟用是否促進了α-syn的清除，報告基因證實了穩定的轉基因細胞系建立成功，隨後透過比對不同處理條件下α-syn/actin的比值，研究人員發現啟用α7-nAChRs的確可抑制α-syn在細胞中的積累。
圖3：啟用α7-nAChRs可抑制α-syn在細胞中的積累
5。 α7-nAChRs缺乏加重慢性PD小鼠多巴胺神經元的丟失和α-syn的沉積
最後研究人員透過使用MPTP構建PD小鼠模型，透過尼氏染色實驗和免疫組化分析發現，α7-nAChRs缺乏加重慢性PD小鼠多巴胺神經元的丟失和α-syn的沉積，這一結果提示了α7-nAChRs在PD中的保護作用。
圖4：α7-nAChRs缺乏加重慢性PD小鼠多巴胺神經元的丟失和α-syn的沉積
6。 總結
本研究發現α7-nAChRs的啟用對αsyn-PFF誘導的細胞凋亡和線粒體凋亡具有保護作用，而該保護作用是透過抑制α-syn的積聚和磷酸化來實現的，最終達到了對PD小鼠的神經保護作用。雖然目前α7-nAChRs清除的機制尚不明確，但該研究為從α-syn清除的角度尋找PD的新靶點提供了思路。
參考文獻：Zhao J， Li Y ， Li Y ， Xu S， Tao T ， Hua Y ，Zhang J and Fan Y （2021） Activation of α7-nAChRs Promotes the Clearance ofα-Synuclein and Protects Against Apoptotic Cell Death Induced by Exogenousα-Synuclein Fibrils。 Front。 Cell Dev。 Biol。 9：637319。
編譯作者：十級胖胖 （Brainnews創作團隊）
校審：Simon （Brainnews編輯部）
本文由brainnews團隊原創編譯，轉載請聯絡授權。
