p62 蛋白 p.R321C 突變與中樞神經系統異常的機制研究 —— 基于人源化小鼠模型的新發現

《Scientific Reports》:The p.R321C mutation in the p62 protein is associated with abnormalities in the central nervous system

【字體: 時間:2025年05月16日 來源:Scientific Reports 3.8

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  為探究 p.R321C p62 突變的病理生理影響,研究人員利用人源化小鼠模型,結合 μCT、免疫組化及 Western blot 等技術。發現該突變致小鼠觸覺 - 前庭刺激后癲癇發作、運動神經元退化,且與自噬阻滯、NF-κB 激活相關,為神經退行性疾病機制提供新視角。

  細胞自噬(Autophagy)作為維持機體穩態的關鍵分解代謝通路,其異常與多種疾病密切相關。p62 蛋白(由 SQSTM1 基因編碼)在自噬過程中扮演核心角色,不僅作為銜接蛋白介導泛素化蛋白的降解,還參與 NF-κB 通路激活、抗氧化應激等重要細胞信號調控。然而,p62 蛋白的 p.R321C 突變在人類中與肌萎縮側索硬化(ALS)、額顳葉變性(FTLD)及佩吉特骨。≒DB)等疾病相關,但該突變在體內如何引發病理變化,尤其是骨組織與中樞神經系統(CNS)的具體影響差異尚不明確。此前體外研究提示該突變可能阻滯自噬并激活 NF-κB 通路,但缺乏在體實驗驗證。
為填補這一研究空白,西班牙薩拉曼卡大學(University of Salamanca)等機構的研究人員開展了相關研究。他們構建了攜帶 p.R321C 突變的人源化小鼠模型(p62-321C),并通過多種技術手段系統分析該突變對骨骼和中樞神經系統的影響,相關成果發表在《Scientific Reports》。

研究采用的關鍵技術包括:①顯微計算機斷層掃描(μCT),用于分析小鼠股骨、脛骨的皮質骨與松質骨微結構及礦物密度;②免疫組織化學(IHC),檢測 cFos、p62 蛋白在腦區的表達分布;③蛋白質免疫印跡(Western blot),定量分析腦和脊髓中 p62、LC3B-II 等自噬相關蛋白的水平;④觸覺 - 前庭刺激誘發癲癇發作實驗,評估突變小鼠的神經興奮性。

研究結果


1. p62-321C 突變不引起骨骼異常


通過全身 CT 及 μCT 掃描,未發現 p62-321C 小鼠存在類似 PDB 的局灶性骨病變,松質骨的骨體積分數(BV/TV)、骨礦密度(BMD)及皮質骨厚度等參數均與野生型小鼠(p62-321R)無顯著差異,組織染色也未顯示骨結構異常,提示該突變單獨存在時不足以誘發骨病變。

2. 突變小鼠出現癲癇發作及 cFos 蛋白表達升高


觸覺 - 前庭刺激后,所有 p62-321C 小鼠均出現嚴重的全身性強直 - 陣攣性癲癇發作( severity 5 級),表現為四肢對稱性痙攣、角弓反張及昏迷期。免疫組化顯示,突變小鼠下丘腦核、杏仁核、海馬等腦區的 cFos 蛋白表達顯著高于野生型,這些區域與癲癇發作的觸發密切相關,提示神經元活動過度。

3. p62 蛋白積累與運動神經元退化


Western blot 顯示,p62-321C 小鼠腦和脊髓中的 p62 蛋白及自噬標記物 LC3B-II 水平顯著升高,而 mTOR、Beclin1 無明顯變化。免疫組化進一步發現,突變小鼠脊髓運動神經元中 p62 陽性信號增強,且存在大量退化的運動神經元,周圍伴有白細胞浸潤,表明自噬阻滯可能導致神經退行性變。

研究結論與討論


本研究通過人源化小鼠模型證實,p.R321C p62 突變可導致中樞神經系統異常,主要表現為觸覺 - 前庭刺激誘導的癲癇發作及脊髓運動神經元退化,其機制與自噬通路阻滯和 NF-κB 通路激活相關。值得注意的是,該突變未引發骨組織異常,提示 PDB 的發生可能需要其他遺傳或環境因素的協同作用。

研究首次在體內揭示了 p62 突變與癲癇的直接關聯,發現杏仁核、海馬等邊緣系統區域在突變誘導的神經元高興奮性中起關鍵作用,這為理解 ALS、FTLD 等神經退行性疾病的癲癇共病機制提供了新線索。此外,脊髓運動神經元的退化表型與 ALS 的病理特征高度吻合,進一步支持 p62 自噬通路異常在運動神經元病中的核心地位。

該研究不僅深化了對 p62 蛋白病理功能的認識,還為開發針對自噬 - NF-κB 通路的神經保護策略提供了潛在靶點。未來需進一步探究該突變在不同組織中的特異性效應及與其他遺傳背景的互作,以全面闡明相關疾病的復雜發病機制。

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