《Scientific Reports》：Stress exposure affects amyotrophic lateral sclerosis pathogenesis via PI3K/Akt and focal adhesion pathways: evidence from three experimental models
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肌萎縮側索硬化（ALS）發病機制復雜，環境因素影響尚不明確。研究人員以 SOD1G93A小鼠、NSC-34 細胞及人類 iPSC 衍生 MNs 為模型，探究壓力對 ALS 的作用，發現 PI3K/Akt 和粘著斑通路關鍵作用，為治療提供新方向。
肌萎縮側索硬化（Amyotrophic Lateral Sclerosis，ALS）是一種致命的神經退行性疾病，以運動神經元進行性退化和喪失為特征，患者常因呼吸衰竭在確診后 2-3 年內死亡。盡管已知遺傳因素（如 SOD1、TARDBP、FUS 等基因突變）與 ALS 密切相關，但 90% 以上的散發性病例（sALS）的病因仍不明確，環境因素與遺傳易感性之間的相互作用機制更是迷霧重重。壓力作為現代社會普遍存在的健康隱患，其與 ALS 發病及進展的關系一直缺乏系統性研究 —— 一方面，慢性壓力可能通過氧化應激、神經炎癥、線粒體功能障礙等途徑加劇神經退行性變；另一方面，壓力對不同性別、不同遺傳背景個體的影響差異尚不明確。在此背景下，意大利都靈大學（University of Turin）等機構的研究團隊開展了一項跨模型研究，旨在揭示壓力暴露對 ALS 發病機制的影響及其分子基礎，相關成果發表于《Scientific Reports》。
為探究壓力在 ALS 中的作用，研究人員采用了三種實驗模型：基因工程小鼠模型（SOD1G93A小鼠）、小鼠運動神經元樣細胞系（NSC-34 hSOD1G93A）和人類誘導多能干細胞（iPSC）衍生的 TDP-43 突變運動神經元（TARDBPG298S MNs）。研究綜合運用行為學分析、基因表達譜檢測、蛋白互作網絡構建、通路富集分析等技術手段，結合體內外壓力模型（慢性不可預測輕度應激、氧葡萄糖剝奪），系統分析了壓力對運動神經元功能、相關基因表達及信號通路的影響。
體內研究：壓力對 SOD1G93A小鼠的性別特異性影響
研究人員對 60 日齡 SOD1G93A小鼠進行為期 28 天的慢性不可預測輕度應激（CUMS）處理，發現雌性小鼠的轉棒運動能力顯著下降，而雄性未出現明顯運動缺陷，提示壓力對 ALS 進展的影響存在性別差異�；虮磉_分析顯示，雌性小鼠運動皮層和脊髓中 Col1a1、Col1a2（膠原蛋白相關基因）顯著上調，雄性小鼠運動皮層中 Il6（白細胞介素 6）表達升高，表明壓力可能通過調控細胞外基質重塑和神經炎癥相關基因加劇 ALS 病理。
體外研究：壓力對運動神經元的直接損傷作用
在 NSC-34 hSOD1G93A細胞中，氧葡萄糖剝奪（OGD）誘導的應激模型顯示，突變型運動神經元的線粒體膜電位顯著降低，對氧化應激的耐受能力減弱，且凋亡相關分子（如 cleaved caspase 3）表達異常�；虮磉_譜分析發現，應激條件下 17 個 ALS 相關基因（如 Ang、Bdnf、Gsk3b、Igf1、Il6）表達失調，其中 Gsk3b、Igf1、Il6 等基因在突變細胞中呈現獨特的表達模式。通過蛋白互作網絡（PPI）和通路富集分析，研究人員確定 PI3K/Akt 信號通路和粘著斑（Focal Adhesion）通路是壓力響應的核心機制，前者涉及細胞存活與代謝調控，后者與細胞外基質相互作用及氧化應激反應相關。
人類細胞驗證：TDP-43 突變運動神經元的應激響應
在人類 iPSC 衍生的 TARDBPG298S運動神經元中，基礎狀態下已存在神經突長度縮短和分支減少等形態學異常，應激處理未進一步加劇形態損傷，但顯著改變了 Ang、Col4a2、Gsk3b 等基因的表達。值得注意的是，盡管突變基因不同（SOD1 vs. TARDBP），人類細胞模型中仍觀察到 PI3K/Akt 和粘著斑通路的異常激活，提示這兩條通路可能是 ALS 跨遺傳亞型的共同應激響應機制。
研究結論與意義
本研究通過多模型整合分析，首次明確了壓力暴露在 ALS 發病中的雙重作用：在遺傳易感背景下，慢性壓力可通過 PI3K/Akt 和粘著斑通路，協同調控膠原蛋白代謝、神經炎癥因子（如 Il6）及關鍵激酶（如 Gsk3b），加速運動神經元功能退化。性別差異的發現為個體化治療提供了新視角，而 PI3K/Akt 和粘著斑通路的鑒定則為開發壓力相關 ALS 治療策略（如 GSK3β 抑制劑、IGF-1 模擬物）奠定了分子基礎。此外，研究強調了健康生活方式在 ALS 預防中的潛在價值，為 “通過調控環境應激因素延緩疾病進展” 提供了實驗依據。盡管研究未涉及臨床樣本驗證和蛋白水平機制解析，但其跨物種、多維度的研究設計為揭示 ALS 復雜病因提供了重要范式，有望推動壓力相關神經退行性疾病干預措施的研發。
