Skip to content

青科沙龙第142期 | Nature Neuroscience-病理性α-突触核蛋白从肾脏向大脑的播散促进帕金森病的进展

帕金森病(Parkinson's Disease, PD)作为一种常见的神经退行性疾病,以运动功能障碍为主要临床表现。其核心病理特征为脑内α-突触核蛋白(α-synuclein,α-Syn)的病理性异常聚集。值得注意的是,α-Syn聚集体具有类似朊病毒的"播种"特性,能够作为分子模板诱导正常α-Syn发生构象转变,进而形成新的聚集体,这一过程导致病理蛋白在神经系统中持续扩展。传统观点认为α-Syn的异常聚集主要局限于中枢神经系统,然而近年来的病理学与影像学研究证据表明,α-Syn的病理改变可能起始于外周器官,并通过神经通路逐步向中枢神经系统传播,这一亚型被定义为"体源性帕金森病(body-first PD)"。值得注意的是,作为机体的重要代谢器官,肾脏在蛋白质代谢和清除中发挥着关键作用,其功能状态与PD的发生发展存在密切关联。流行病学研究数据显示,慢性肾脏疾病患者PD的发病风险显著增加,而PD患者中肾功能损害的发生率也明显高于普通人群。这些发现引发了一个重要的科学问题:肾功能障碍是否参与了PD的病理生理过程,并在疾病的发生和进展中发挥重要作用?
近日,武汉大学人民医院张振涛教授团队在国际权威期刊《Nature Neuroscience》上发表了题为"Propagation of pathologic α-synuclein from kidney to brain may contribute to Parkinson's disease"的重要研究成果,为帕金森病(PD)的发病机制提供了新的见解。该研究首次系统揭示了肾脏与PD之间的病理联系及其分子机制。研究发现,终末期肾病患者与PD患者的肾脏组织中均存在显著的病理性α-突触核蛋白(α-Syn)沉积。通过构建PD小鼠模型,研究团队发现肾衰竭能够显著加速脑内α-Syn的聚集过程。研究表明,向肾脏注射α-Syn聚集体后,病理蛋白能够沿着"肾-脑"轴传播至中枢神经系统,而切断肾脏的神经支配则可有效阻断这一传播过程,显著延缓中枢神经系统α-Syn聚集体的形成。正常红细胞中含有丰富的α-Syn,是外周α-Syn的重要储存库。红细胞的平均寿命约为120天,破损的红细胞所释放的游离α-Syn通过肾脏清除。当肾功能受损时,α-Syn在肾脏内聚集,并有可能传播至大脑。通过敲除红细胞中的α-Syn,可以缓解α-Syn转基因小鼠的病理表现。这项开创性研究揭示了PD发病的新机制:肾功能障碍导致外周α-Syn清除障碍,使其在肾脏内异常聚集并通过神经通路传播至大脑。这一发现为理解PD的发病机制提供了新的视角,同时也提示清除外周病理性α-Syn可能成为延缓PD进程的潜在治疗策略。

研究过程



研究团队首先对PD患者和慢性肾病患者的肾脏组织进行了免疫组化染色,发现两类患者的肾脏中均存在大量α-Syn聚集体,这些聚集体广泛分布于肾脏的神经组织、肾小管、肾间质和肾小球等区域。


肾脏是否在调节α-Syn聚集中起到重要作用呢?研究团队发现,肾脏能够有效清除α-Syn,而肾功能衰竭会导致外周α-Syn清除障碍,延长其在血浆中的半衰期。进一步分析发现,肾静脉中α-Syn的浓度低于肾动脉,这表明肾脏具有清除循环中α-Syn的功能。研究团队还通过尾静脉注射外源性α-Syn到肾衰竭小鼠体内,观察到α-Syn在肾脏沉积,进一步证实了肾脏在α-Syn清除中的关键作用。


为了深入探究肾衰竭在PD发病机制中的作用,研究团队将α-Syn纤维(α-Syn PFFs)注射到对照小鼠和肾衰竭小鼠的尾静脉中,观察到肾功能正常的小鼠在肾小球周围出现轻度的α-Syn沉积,而肾衰小鼠则在肾脏及中枢神经系统(包括脊髓、杏仁体、海马、纹状体和大脑皮层)中发现大量的α-Syn沉积,并伴随有黑质纹状体多巴胺能神经通路的损伤。进一步研究发现,阿霉素诱导的慢性肾衰能够加剧A53T小鼠模型中α-Syn的沉积并加重黑质纹状体神经元的损伤。


为明确肾脏中的α-Syn病变是否具有向大脑传播的能力,研究团队进行了关键性实验:将α-Syn PFFs直接注射到小鼠肾脏中。结果显示,不仅注射部位出现α-Syn聚集,病变还通过神经通路向大脑传播,导致小鼠表现出典型的PD样运动障碍表型。值得注意的是,通过手术切断肾脏神经支配可有效阻断这一传播过程。这些发现有力证实了肾脏中的病理性α-Syn能够通过神经路径向大脑传播,并引发PD特征性的运动功能障碍。


在机制探索方面,研究团队重点关注了红细胞(RBCs)作为血液中α-Syn主要来源的作用。通过将Snca基因敲除(Snca-/-)小鼠的骨髓移植至α-Syn A53T转基因小鼠体内,成功实现了红细胞特异性α-Syn敲除。结果显示,接受Snca-/-骨髓移植的小鼠在脊髓和大脑中的α-Syn病理显著减少。这一发现证实了血液来源的α-Syn在PD病理发生和进展中的关键作用。

红细胞释放的α-突触核蛋白在肾脏聚集并向脑内传播,促进帕金森病发生


综上所述,本研究首次系统阐明了肾脏在帕金森病(PD)病理发生中的关键作用,揭示了其可能作为α-Syn病变的起源器官。研究证实,肾功能障碍会导致外周α-Syn清除能力下降,促使α-Syn在肾脏内异常聚集,并通过神经通路向中枢神经系统传播,最终引发PD的病理改变和临床症状。这一发现不仅从分子机制层面阐明了肾功能障碍促进PD发生发展的病理生理过程,也为PD的早期干预和治疗提供了新的策略。

Close (esc)

Popup

Use this popup to embed a mailing list sign up form. Alternatively use it as a simple call to action with a link to a product or a page.

Age verification

By clicking enter you are verifying that you are old enough to consume alcohol.

搜索