帕金森�。≒D）是一種進行性的神經退行性疾病，通常發(fā)生在老年人身上。它的主要特征是黑質致密部中多巴胺能神經元的丟失以及細胞內α-突觸核蛋白聚集形成路易小體。患者會出現(xiàn)一系列運動癥狀，包括震顫、肢體僵硬、動作遲緩等。許多患者還會出現(xiàn)認知功能受損或癡呆。多巴胺替代療法和腦深部電刺激可以緩解運動癥狀，但無法延緩神經變性。

鞘脂激活蛋白原（PSAP）是一種分泌型神經營養(yǎng)因子，也是一種溶酶體蛋白，作為四種鞘脂激活蛋白的前體。之前的研究發(fā)現(xiàn)，PSAP的變異與帕金森病有關。這種蛋白的運輸是通過與顆粒蛋白前體（PGRN）形成異源二聚體而實現(xiàn)的。PGRN也是一種溶酶體蛋白，水解后產生顆粒蛋白，而PGRN單倍劑量不足會導致額顳葉癡呆。

瑞典卡羅林斯卡醫(yī)學院和烏普薩拉大學的研究人員深入分析了PSAP和PGRN在帕金森病中的作用。研究者發(fā)現(xiàn)，PSAP可維持多巴胺能神經元的脂質穩(wěn)態(tài)，并對抗實驗性帕金森病。這項研究成果于2023年9月發(fā)表在《Nature Communications》雜志上。

圖片來源：《Nature Communications》
（https://doi.org/10.1038/s41467-023-41539-5）

研究材料與方法
在這項研究中，研究人員采集了帕金森病患者及對照的大腦黑質樣本、腦脊液及血漿樣本，委托賽業(yè)生物構建了PSAP條件性敲除小鼠，將其與Cre工具鼠配繁獲得多巴胺能神經元中的PSAP基因缺失的cPSAP^DAT小鼠。為了方便對比，研究者還構建了cPSAP^SERT小鼠，其血清素神經元中的PSAP基因缺失。研究者對實驗中的小鼠和大鼠進行了一系列行為測試，包括曠場實驗、爬桿實驗、阿撲嗎啡誘導的旋轉實驗等。研究者利用高效液相色譜（HPLC）分析了多種神經遞質的濃度，并采用高通量的MALDI-MSI方法，對小鼠大腦開展非靶向空間脂質組分析。

技術路線
01 比較帕金森病患者及對照的大腦、血漿和腦脊液中的PSAP水平
02 構建DA神經元中PSAP基因缺失的cPSAP^DAT小鼠，評估多巴胺能標志物和小鼠行為
03 通過MALDI-MSI方法評估cPSAP^DAT小鼠大腦中的脂質成分變化
04 通過多巴胺能標志物分析和小鼠行為測試，研究PSAP在α-syn毒性中的作用
05 評估通過AAV和封裝細胞遞送PSAP是否有治療帕金森病的潛力

研究結果
1.帕金森病患者大腦、血漿和腦脊液中的PSAP水平發(fā)生變化
首先，研究人員比較了帕金森病患者和對照的黑質致密部（SNc）中多巴胺能神經元的PSAP和PGRN水平。免疫熒光染色結果顯示，PSAP與PGRN共定位。重要的是，與對照組相比，帕金森病患者的多巴胺能神經元（酪氨酸羥化酶TH陽性）中的PSAP減少，而PGRN不變。之后，研究者又比較了患者和對照的腦脊液和血漿中的循環(huán)PSAP和PGRN水平。研究者發(fā)現(xiàn)，腦脊液和血漿PSAP均與帕金森病的運動癥狀相關，而PGRN與非運動癥狀相關。

2.cPSAP^DAT小鼠表現(xiàn)出多巴胺能標志物的減少和行為缺陷
為了研究PSAP在多巴胺能系統(tǒng)中的作用，研究人員委托賽業(yè)生物構建了PSAP條件性敲除小鼠，將其與Cre工具鼠配繁獲得cPSAP^DAT小鼠，能夠特異性誘導多巴胺能神經元中PSAP基因的缺失。通過高效液相色譜分析，研究者發(fā)現(xiàn)老齡cPSAP^DAT小鼠紋狀體、伏隔核和海馬體中的多巴胺能神經遞質明顯減少，包括多巴胺、高香草酸和3-甲氧基酪胺（圖1）。

為了進行對比研究，研究人員還構建了另一種小鼠品系cPSAP^SERT，其血清素神經元中的PSAP基因缺失。與cPSAP^DAT小鼠不同，cPSAP^SERT小鼠海馬體中的5-羥色胺和5-羥基吲哚乙酸未檢測到變化（圖1）。對cPSAP^DAT小鼠進行行為評估后，研究者發(fā)現(xiàn)8月齡和16月齡小鼠出現(xiàn)運動減退現(xiàn)象，4月齡小鼠和16月齡小鼠的姿勢控制和精細運動受損。同時，cPSAP^DAT小鼠還表現(xiàn)出焦慮和抑郁樣癥狀。相比之下，cPSAP^SERT小鼠在行為測試中并未表現(xiàn)出異常。
 

cPSAP^DAT小鼠表現(xiàn)出多巴胺能標志物的減少和行為缺陷[1]

3.cPSAP^DAT小鼠大腦中的脂質成分出現(xiàn)顯著差異
PSAP在溶酶體中被裂解為鞘脂激活蛋白（A-D），這些蛋白進一步調節(jié)與溶酶體鞘脂相關的水解酶�？紤]到鞘脂激活蛋白在許多糖鞘脂的代謝中起著重要作用，研究人員采用高通量的雙極性MALDI-MSI方法，對cPSAP^DAT和對照小鼠的大腦開展非靶向空間脂質組分析。結果顯示，4月齡、8月齡和16月齡cPSAP^DAT小鼠和對照小鼠大腦中的脂質成分存在顯著差異（圖2）。

具體來說，在16月齡cPSAP^DAT小鼠的大腦中，高度不飽和心磷脂（CL）增加，低度不飽和CL減少；長鏈CL增加，短鏈CL減少。磷脂酰膽堿（PC）也出現(xiàn)類似的變化模式。第一種模式表明脂肪酸的去飽和化作用過強，而第二種模式則表明過氧化物酶體β-氧化作用過強。此外，研究者還發(fā)現(xiàn)，cPSAP^DAT小鼠大腦中的鞘脂類普遍減少，比如棕櫚酸肉堿和鞘磷脂類。相比之下，cPSAP^SERT小鼠大腦中的脂質成分與對照組相比沒有幾乎沒有差異（圖2）。這些結果表明，PSAP可維持多巴胺能神經元的脂質穩(wěn)態(tài)。
 

cPSAP^DAT小鼠大腦中的高度不飽和脂類和短鏈脂類增加[1]

4.cPSAP^DAT小鼠對α-syn誘導的多巴胺能變性更敏感
越來越多的數(shù)據表明，脂類對α-突觸核蛋白（α-syn）的聚集和神經毒性及路易小體的形成起著至關重要的作用。最近有報道稱，不飽和脂肪酸會增加α-syn的毒性。為此，研究人員分析了PSAP在α-syn毒性中的作用。研究者在4月齡cPSAP^DAT小鼠和野生型對照小鼠的單側黑質內注射AAV-α-syn或AAV-GFP，部分小鼠同時注射AAV-PSAP。旋轉測試表明，當α-syn過表達時，cPSAP^DAT小鼠的旋轉次數(shù)比WT小鼠多。不過，通過注射AAV-PSAP來補充PASP可以防止AAV-α-syn對cPSAP^DAT小鼠旋轉行為的惡化作用。

免疫組化分析結果表明，在兩種小鼠中，α-syn過表達都會降低同側紋狀體中的酪氨酸羥化酶，不過它在cPSAP^DAT小鼠中造成的紋狀體和黑質酪氨酸羥化酶丟失比WT小鼠明顯得多，表明cPSAP^DAT小鼠對α-syn誘導的多巴胺能變性更敏感。與行為學數(shù)據一致的是，PSAP的過表達顯著恢復了紋狀體和黑質的酪氨酸羥化酶。磷酸化的α-syn Ser129（p-Ser129 α-syn）被認為是α-syn的病理形式，容易聚集。研究人員發(fā)現(xiàn)，在cPSAP^DAT小鼠中，α-syn過表達會導致p-Ser129 α-syn顯著聚集，而PSAP的過表達可逆轉這種現(xiàn)象。

5.PSAP的生物遞送可防止α-syn誘導的大鼠多巴胺能神經元丟失
此外，研究人員還分析了通過AAV過表達PSAP是否能保護多巴胺能神經元免受6-OHDA誘導的氧化應激。在6-OHDA誘導紋狀體病變前六周，研究者在WT小鼠同側黑質致密部內注射AAV-PSAP或AAV-GFP。注射AAV-PSAP的小鼠向對側旋轉的次數(shù)明顯少于對照小鼠，表明PSAP的過表達保護了紋狀體多巴胺能神經元免受6-OHDA損傷。

考慮到PSAP和PGRN都是分泌蛋白，可被cPSAP^DAT小鼠的多巴胺能神經元所吸收，故研究人員考慮采用封裝細胞（ECB）來遞送PSAP，以此來抵消α-syn誘導的毒性。研究者將PSAP單側遞送至同側半球已注射AAV-α-syn的大鼠的紋狀體（圖3）。研究者在2周、8周和12周開展曠場實驗，并在12周進行旋轉測序，以評估大鼠的運動行為。

曠場實驗結果表明，不使用封裝細胞遞送裝置的大鼠會出現(xiàn)α-syn誘導的進行性運動減退，而遞送了PSAP或PSAP-PGRN的大鼠則表現(xiàn)出完整的運動能力。在旋轉測試中，ECB-PSAP大鼠向對側旋轉的次數(shù)明顯少于無裝置大鼠和ECB-PGRN大鼠，這進一步證明了PSAP對α-syn誘導的運動失調具有保護作用。
 

PSAP的封裝細胞遞送可防止α-syn誘導的大鼠帕金森病[1]

研究結論
總的來說，這項研究表明，PSAP在多巴胺能神經元的生理穩(wěn)態(tài)中發(fā)揮作用，尤其是在脂質代謝中。多巴胺能神經元中PSAP的缺失會增加小鼠對α-syn過表達的脆弱性。值得注意的是，黑質內注射AAV-PSAP可挽救α-syn誘導的帕金森病。此外，采用封裝細胞向紋狀體內遞送PSAP也能夠治療α-syn誘導的帕金森病。因此，PSAP是帕金森病發(fā)病機制的一種潛在調節(jié)因子，補充PSAP可能有助于阻止帕金森病進展。

原文檢索
[1]He, Y., Kaya, I., Shariatgorji, R. et al. Prosaposin maintains lipid homeostasis in dopamine neurons and counteracts experimental parkinsonism in rodents. Nat Commun 14, 5804 (2023). https://doi.org/10.1038/s41467-023-41539-5
 

PSAP KO小鼠

品系名稱：
C57BL/6JCya-Psap^em1/Cya
產品編號：
S-KO-17634
應用方向：
癌癥,代謝,免疫,心血管,眼科,肝臟,腎臟,罕見病
 

PSAP flox小鼠

品系名稱：
C57BL/6JCya-Psap^em1flox/Cya
產品編號：
S-CKO-18398
應用方向：
癌癥,代謝,免疫,心血管,眼科,肝臟,腎臟,罕見病