AN：帕金森病中形成毒性α‐突触核蛋白的新机制
帕金森病( Parkinson ' s Disease，PD )是一种神经退行性和进行性疾病，以黑质( Substantia nigra，SN )多巴胺能神经元变性和路易小体( Lewy body，LB )形成为特征。
由伦敦帝国理工学院化学生物学研究所的Francesco A. Aprile、（瑞典）隆德大学神经炎症实验实验室的Tomas Deierborg以及（西班牙）塞维利亚大学塞维利亚生物医学研究所的Jose Luis Venero共同完成的一项研究“Galectin‑3 shapes toxic alpha‑synuclein strains in Parkinson’s disease”近期在Acta Neuropathologica（IF=15.887）上发表。该研究表明，GAL3基因的缺失导致多巴胺能神经元内α Syn的积累增加，并显著保留了多巴胺能神经元的完整性和运动功能。总的来说，该数据表明GAL3在α SYN和LB形成的聚集过程中发挥重要作用，引发PD小鼠模型中的神经元变性。
半乳凝素‐3存在于DLB和PD患者的α‐突触核蛋白菌株中
对来自PD患者的脑样本也进行了分析。与以前的研究一致，GAL3与神经黑色素细胞的LB外层相关(图1a )。从致密、圆润的沉积物到可见晕环的αSYN的更多弥散聚集，GAL3可以与α SYN染色共定位 (图1b )。这一分析提示GAL3在αSYN菌株由苍白体向路易小体进化过程中的作用。研究发现GAL3存在于约40 %的PB和单LB中，并且在多叶的LB中显著增加(图1c )。与年龄匹配的对照组相比，PD患者皮层中GAL3的水平显著升高(图1d )。
总的来说，GAL3在PD患者SN中存在可检测的水平，这是在疾病中发挥重要作用的先决条件。事实上，在PD患者的大脑皮层中发现GAL3水平升高，提示与病理有潜在的相关性。在PD患者的LB中进一步研究了GAL3与α SYN的相互作用，证实GAL3存在于LB的周围，且GAL3 - αSYN相互作用发生在受损囊泡的膜上(图2a-b)。同时GAL3的存在与溶酶体和内体标记物LAMP1和Rab7共定位(图2c)。
此外，通过应用免疫组织化学和免疫荧光相结合的方法，排除了任何自发荧光伪影，以证明GAL3也存在于内源性自发荧光脂褐素囊泡中(图2d )。为了支持GAL3的病理作用，我们在MAP2阳性神经元中检测到GAL3，但在对照病人未发现(图2e)。这些发现有力地支持了GAL3参与α SYN菌株稳态的观点。
图1. 半乳凝素-3 ( GAL3 )与PD患者的路易小体( LB )和苍白小体( PB )相关
图2. GAL3与外层LB中的溶酶体有不同程度的结合
黑质注射AAV5‐h SYN作为PD研究的模型
在建立的过表达人α SYN ( hSYN )或绿色荧光蛋白的腺病毒PD小鼠模型中评估GAL3缺失的效果 (图3)。
图3. 模型验证-黑质内注射AAV5 - GFP和AAV5 - h SYN
腺病毒注射Galectin‑3缺失促进非毒性α‐突触核蛋白菌株的产生
数据表明，与Gal3-KO小鼠相比，WT小鼠中可溶性毒性α SYN物种的水平更高。此外，免疫荧光分析显示，WT小鼠中p SYN的存在与不健康的多巴胺能神经元固有相关，表现为TH免疫反应性降低和/或其树突状突起减少(图4 )。
图4. Gal3-KO小鼠表现出h SYN蓄积增加
小胶质细胞来源的GAL3由神经元内化
通过WB分析了hSYN过表达6个月后WT小鼠中脑GAL3水平。我们发现，与未注射的中脑相比，GAL3水平不仅上调，而且在中脑腹侧也显示了GAL3的基本组成型表达(图5a和b)。由于反应性小胶质细胞被认为是表达GAL3水平最高的细胞，我们接下来在注射后6个月对WT和Gal3KO小鼠进行了CD11B (由小胶质细胞高表达)、GAL3和pSYN的组织免疫荧光检测。最后在SN内检测到一些高反应性的GAL3+小胶质细胞(图5c)。此外，在检测的细胞因子中，神经毒性的TNF α在Gal3KO小鼠中被发现下调，表明慢性小胶质细胞激活减少(图5d )。
图5. GAL3早期过表达导致慢性激活和神经元内化
GAL3基因缺失阻止了过表达hSYN后的神经退行性变和运动损伤
为了检测GAL3在hSYN过表达相关的神经退行性变中的潜在作用，我们对SN进行了免疫组织化学分析，并结合体视学技术对WT和Gal3KO小鼠SN中存在的多巴胺能神经元数量进行了定量(图6a)。与WT小鼠相比，Gal3KO小鼠在注射AAV-hSYN后表现出更好的运动表现，注射后6个月与注射后8周相比，WT小鼠在转棒实验中表现出更差的运动协调性(图6)。
图6 Gal3KO完全阻止神经退行性变，并保护运动损伤
结 论
因此，GAL3作为一个决定性的内源性因子调节病变大脑中的淀粉样蛋白沉积，是重要的神经退行性疾病的标志。GAL3的药理学靶向是一种很有前途的对抗PD相关的αSYN病理变化的临床前策略。
原文链接：https://link.springer.com/article/10.1007/s00401-023-02585-x
参考文献
García-Revilla J, Boza-Serrano A, Jin Y, Vadukul DM, Soldán-Hidalgo J, Camprubí-Ferrer L, García-Cruzado M, Martinsson I, Klementieva O, Ruiz R, Aprile FA, Deierborg T, Venero JL. Galectin-3 shapes toxic alpha-synuclein strains in Parkinson's disease. Acta Neuropathol. 2023 May 18.
编译作者：楠星（brainnews创作团队）
校审：Simon（brainnews编辑部）
