《Scientific Reports》：Dopamine D2 receptor upregulation in dorsal striatum in the LRRK2-R1441C rat model of early Parkinson’s disease revealed by in vivo PET imaging
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帕金森�。≒D）發病機制不明，阻礙神經保護療法發展。研究人員用 [18F] FDOPA 和 [18F] fallypride 對 LRRK2 突變大鼠進行 PET 成像研究。結果顯示 LRRK2-R1441C 大鼠背側紋狀體 D2 受體上調，該成果有助于評估 PD 治療效果。
帕金森�。≒arkinson’s disease，PD）是全球第二大常見的神經退行性疾病，它如同潛伏在人體中的 “隱形殺手”，悄無聲息地破壞著人們的健康。PD 主要特征是黑質致密部（substantia nigra pars compacta，SNc）的多巴胺能神經元逐漸出現功能障礙、退化直至死亡，這些神經元與背側紋狀體相連，其受損會導致紋狀體多巴胺缺乏，進而引發一系列運動問題。而且，PD 還是一種多系統疾病，它的行為、認知和自主神經等方面的癥狀，可能在運動癥狀出現前幾十年就已存在。當患者出現明顯的運動癥狀，被確診為 PD 時，往往已經有 60 - 80% 的多巴胺能神經元丟失。目前，PD 的發病機制尚未完全明晰，這就像一座難以攀登的高峰，橫亙在神經保護療法發展的道路上，嚴重阻礙了相關治療手段的研發。
在這樣的背景下，英國牛津大學帕金森病中心（Oxford Parkinson’s Disease Centre，OPDC）等機構的研究人員，開展了一項意義重大的研究。他們運用正電子發射斷層掃描（PET）成像技術，結合兩種關鍵示蹤劑 [18F] 氟多巴（[18F] FDOPA）和多巴胺 D2/3 受體配體 [18F] 氟阿吡啶（[18F] fallypride），對攜帶人類致病性 LRRK2 R1441C 或 G2019S 突變的老年轉基因大鼠進行研究。該研究成果發表在《Scientific Reports》上，為帕金森病的研究開辟了新的方向。
研究人員在開展這項研究時，主要運用了以下幾種關鍵技術方法：首先是動物模型構建，使用了 LRRK2 細菌人工染色體（BAC）轉基因大鼠，這些大鼠在 Sprague - Dawley 背景下培育，包括非轉基因大鼠（nTG）、LRRK2 - G2019S 和 LRRK2 - R1441C 突變體大鼠。其次是 PET 成像技術，利用 Mediso 122S nanoScan PET/CT 掃描儀，對大鼠進行 [18F] FDOPA 和 [18F] fallypride 成像掃描。最后是免疫標記技術，通過間接免疫熒光法檢測 D2 受體的表達水平，使用特定的抗體和染色步驟，在顯微鏡下觀察并量化 D2 受體密度。
下面來詳細看看研究結果：
- 多巴胺合成能力在不同基因型中保持穩定：研究人員通過 [18F] FDOPA PET 成像來檢測多巴胺合成能力。在紋狀體中檢測到了特異性的 [18F] FDOPA 攝取，并且左右紋狀體之間的攝取沒有顯著差異。進一步分析發現，LRRK2 - G2019S 和 LRRK2 - R1441C 突變體大鼠與 nTG 大鼠相比，在 [18F] FDOPA 攝取上也沒有明顯缺陷，這表明在這些早期 PD 大鼠模型中，多巴胺合成能力得以保留。
- 老年 LRRK2 - R1441C 大鼠背側紋狀體 D2/D3 受體結合上調：利用 [18F] fallypride 進行 PET 成像，結果顯示紋狀體的對比噪聲比（CNR）良好，能夠清晰區分大鼠紋狀體與背景。研究發現，不同基因型大鼠的全紋狀體 [18F] fallypride 結合水平存在差異，LRRK2 - R1441C 大鼠的結合水平顯著高于 nTG 和 LRRK2 - G2019S 組。進一步細分紋狀體區域后發現，這種差異主要體現在背側紋狀體，LRRK2 - R1441C 大鼠背側紋狀體的 [18F] fallypride 結合顯著高于其他兩組，而在腹側紋狀體中，不同基因型之間沒有差異。
- LRRK2 - R1441C 大鼠背側紋狀體 D2 受體免疫反應性升高：由于 [18F] fallypride 結合 D2 和 D3 受體，且紋狀體中 D3 受體水平相對較低，研究人員通過間接免疫熒光法檢測 D2 受體表達。結果顯示，LRRK2 - R1441C 大鼠背側紋狀體的 D2 受體密度顯著高于其他基因型和區域，這與 [18F] fallypride PET 成像結果相呼應，表明 [18F] fallypride 結合的增加確實對應著 D2 受體水平的上調。
在討論部分，研究人員認為，他們的研究首次證實了 [18F] fallypride 成像能夠檢測到 LRRK2 - R1441C 轉基因大鼠背側紋狀體中多巴胺受體結合的上調，且這種上調與免疫標記檢測到的 D2 受體密度增加一致。此前在該模型中已發現多巴胺釋放和多巴胺神經元生理學的失調，研究人員推測，突觸后神經元相對多巴胺耗竭是導致 D2 受體密度上調的原因，這與其他帕金森病模型和早期人類 PD 的觀察結果相似。LRRK2 BAC 轉基因大鼠模型雖然存在一些局限性，如樣本量相對較小，體內 PET 成像和體外組織學分析在不同動物隊列中進行，無法直接在同一動物中關聯成像和組織學結果，以及異氟烷麻醉可能影響示蹤劑結合等，但它仍具有重要意義。該模型表現出年齡依賴性和 L - DOPA 反應性運動功能障礙，在沒有明顯細胞死亡的情況下，L - DOPA 可挽救的 PD 表型提示軸突（突觸）功能障礙先于多巴胺能神經元的明顯退化，而本研究進一步揭示了在沒有明顯多巴胺神經元退化的情況下，突觸適應還包括背側紋狀體中多巴胺受體密度的上調，且這種變化可以通過非侵入性的 PET 成像檢測到。這一發現為早期帕金森病的研究提供了新的視角，也為評估新的候選療法的療效提供了一種潛在的非侵入性方法，有望在未來帕金森病的治療研究中發揮重要作用，幫助科學家們更好地理解疾病機制，開發更有效的治療手段。
