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間歇性禁食減輕帕金森病小鼠模型中 α- 突觸核蛋白(aSyn)病理及功能衰退
《Nature Communications》:Intermittent fasting reduces alpha-synuclein pathology and functional decline in a mouse model of Parkinson’s disease
【字體: 大 中 小 】 時間:2025年05月15日 來源:Nature Communications 14.7
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為探究非藥物干預對帕金森。≒D)的治療潛力,研究人員在 rAAV-aSyn 小鼠模型中開展間歇性禁食(IF)研究。發現 IF 可改善運動功能,減少多巴胺能神經元退化,增強自噬活性并調節炎癥相關基因。該成果為 PD 治療提供新方向。
帕金森。≒arkinson’s disease, PD)作為全球第二大神經退行性疾病,其核心病理特征為多巴胺能神經元變性和 α- 突觸核蛋白(α-synuclein, aSyn)異常聚集形成的路易小體。目前,PD 的治療手段有限,非藥物干預的潛力逐漸成為研究焦點。越來越多證據表明,環境因素如飲食模式可能通過調節自噬、炎癥等通路影響疾病進程。然而,間歇性禁食(intermittent fasting, IF)能否通過激活自噬、緩解神經炎癥來減輕 aSyn 病理,進而改善 PD 模型中的神經退行性表型,仍需深入驗證。
來自德國德累斯頓工業大學(TU Dresden)和德國神經退行性疾病研究中心(DZNE)的研究團隊,在《Nature Communications》上發表了題為 “Intermittent fasting reduces alpha-synuclein pathology and functional decline in a mouse model of Parkinson’s disease” 的研究論文。該研究通過病毒載體構建的 aSyn 小鼠模型,系統探究了 IF 對 PD 相關病理的影響,揭示了 IF 通過增強自噬活性、調控微膠質細胞極化及炎癥通路發揮神經保護作用的機制,為 PD 的治療提供了重要的理論依據。
研究采用了以下關鍵技術:
動物模型構建:通過立體定向注射重組腺相關病毒(rAAV2/7)編碼人源 A53T 突變 aSyn 或 GFP 至小鼠黑質(SN),建立 aSyn 病理模型;同時使用老年小鼠(12-14 月齡)驗證 IF 效果的普適性。
間歇性禁食方案:采用隔日禁食模式(周一、三、五禁食 24 小時,其余時間自由進食),持續 4 周,監測體重、血糖及酮體 β- 羥基丁酸(BHB)水平。
多維度表型分析:通過免疫熒光染色檢測 TH+多巴胺能神經元數量、aSyn 病理(磷酸化 aSynS129)、突觸標志物(Synapsin、PSD95)及膠質細胞活化(GFAP、Iba1);利用高效液相色譜(HPLC)測定紋狀體多巴胺濃度;通過圓柱體測試、垂直桿測試評估運動功能。
機制研究:利用自噬報告小鼠(tfl-LC3)分析自噬囊泡動態;通過轉錄組測序篩選 IF 調控的關鍵基因,并在原代神經元培養中驗證 CCL17、IL-36RN 等炎癥相關因子的作用。
IF 減輕多巴胺能神經元退化
在 rAAV-aSyn 小鼠中,IF 顯著減少黑質 TH+神經元丟失(33% 保護作用)和紋狀體多巴胺能軸突終末退化(30% 保護作用),并維持紋狀體多巴胺水平(挽救 68% 的 aSyn 誘導丟失)。運動功能測試顯示,IF 改善小鼠前肢使用不對稱性及運動協調性,且對 GFP 對照組無影響,表明 IF 的保護作用具有 aSyn 病理依賴性。
IF 增強自噬活性并促進 aSyn 清除
自噬報告小鼠顯示,IF 增加黑質中 LC3+自噬囊泡面積及 LAMP1+溶酶體密度,尤其在磷酸化 aSynS129陽性神經元中,LC3+囊泡數量增加 2 倍以上,且酸性自噬溶酶體比例升高,提示自噬成熟加速。生物化學分析表明,IF 降低不溶性 aSyn 聚集體比例,表明自噬介導的 aSyn 清除增強。
IF 調控神經炎癥相關基因及微膠質細胞表型
轉錄組分析顯示,IF 顯著調節炎癥相關通路,包括下調促炎基因(如 Nos2、Tnfa)和上調抗炎基因(如 Ccl17)。免疫組化顯示,IF 減少星形膠質細胞活化(GFAP+面積降低),并逆轉微膠質細胞由促炎型(M1)向抗炎型(M2)極化,表現為 Iba1+細胞形態復雜度恢復。原代培養中,CCL17 或 IL-36RN 處理可模擬 IF 的抗炎及 aSyn 病理減輕作用。
IF 在老年小鼠中的保護作用
在 12-14 月齡老年 aSyn 小鼠中,IF 仍可減少黑質神經元丟失(從 25% 降至 18%)和紋狀體纖維退化(從 50% 降至 30%),表明 IF 的療效在衰老背景下依然有效,盡管保護程度略低于年輕小鼠。
本研究首次系統證實了 IF 對 aSyn 病理模型中多巴胺能神經元的保護作用,其機制涉及自噬通路激活和神經炎癥調控的協同作用。具體而言,IF 通過誘導自噬溶酶體成熟,促進毒性 aSyn 聚集體的清除;同時通過調節 CCL17/IL-36RN 等炎癥因子,抑制微膠質細胞過度活化,從而減輕神經退行性變。值得注意的是,IF 誘導的酮體 BHB 在體外實驗中可模擬部分保護效應,提示其可能作為 IF 的下游介質發揮作用。
該研究不僅為 PD 的非藥物干預提供了新策略,也為開發 IF 模擬療法(如酮體補充或自噬激活劑)奠定了基礎。未來研究可進一步探索 IF 與其他神經保護手段的聯合應用,以及其在臨床轉化中的安全性和有效性?傊,這項工作加深了我們對代謝干預與神經退行性疾病相互作用的理解,為 PD 治療開辟了充滿希望的新方向。
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