中大新聞網訊（通訊員劉夢圓）近日，中山大學中山醫學院黎明濤教授團隊在Neurobiology of Disease（中科院1區）發表了題為“Cell type- and region-specific translatomes in an MPTP mouse model of Parkinson's disease”的研究論文。該研究首次構建并分析了帕金森病小鼠模型發病早期階段黑質-紋狀體多巴胺神經元、小膠質細胞、星形膠質細胞的翻譯圖譜。
帕金森病(Parkinson's disease, PD)是全球第二大神經退行性疾病，其病理特征是中腦黑質-紋狀體通路多巴胺能神經元選擇性、進行性死亡，伴相關腦區膠質細胞激活。目前臨床上主要以多巴胺的前體藥物左旋多巴進行替代治療，但治療3-5年后療效減退，尚無可延緩疾病進展的藥物，無法逆轉黑質多巴胺神經元的退變。開展多巴胺神經元死亡機制研究，確立有效治療靶點，具有重要的科學意義和社會價值。
近期的單細胞核轉錄組研究為解析帕金森病的細胞類型特異性發病機制提供了有價值的資源。但由于大多數患者的樣本來自晚期病人的尸檢組織，其轉錄組可能無法提供關于神經退行性早期分子事件的信息。因此，在帕金森病動物模型中全面分析細胞類型特異性基因表達譜具有重要的補充價值。
翻譯核糖體親和純化結合RNA測序（TRAP-seq）可提供高靈敏度的細胞類型特異性基因表達譜，且可避免組織固定、單細胞分離等操作。該技術獲得的翻譯mRNA水平與蛋白質表達水平更接近。在整體動物模型研究中，通過RiboTag小鼠與表達細胞類型特異性 Cre 重組酶的小鼠雜交，可獲得細胞類型特異的HA標記核糖體亞單位蛋白Rpl22的基因修飾工具鼠，解剖分離特定組織進行TRAP-seq，可獲得特定組織、特定細胞類型的翻譯組數據。
本研究中，研究團隊利用RiboTag小鼠，在MPTP誘導的小鼠PD模型的早期階段獲取了細胞類型（多巴胺神經元、小膠質細胞、星形膠質細胞）和腦區（黑質、紋狀體）特異性的翻譯組圖譜。多巴胺神經元特異性的翻譯組顯示鞘糖脂合成通路是MPTP處理的小鼠中顯著下調的通路，其中ST8Sia6是與糖鞘脂合成有關的一個關鍵下調基因。研究團隊進一步利用帕金森病患者尸檢腦組織證實其在黑質多巴胺神經元表達下調。在小鼠黑質多巴胺神經元中過表達ST8Sia6具有抗炎和神經保護作用，提示多巴胺神經元鞘糖脂通路異常可能通過促進神經免疫炎癥發生介導神經退化。膠質細胞特異性的翻譯組顯示黑質中的膠質細胞比紋狀體中的膠質細胞表現出更強烈的免疫反應，并確定干擾素γ（IFNG）是小膠質細胞和星形膠質細胞的最上游調節因子。通過比較兩種膠質細胞核兩個腦區，我們證明了黑質小膠質細胞是主導產生促炎癥作用的細胞。本研究揭示了黑質多巴胺神經元的鞘糖脂代謝途徑參與帕金森病神經免疫炎癥和神經退變，并為闡明帕金森病的發病機制提供了新的數據來源。
RiboTag小鼠原理及MPTP模型翻譯組圖譜構建流程
中山醫學院黎明濤教授和馬珊珊副教授為本論文的共同通訊作者，特聘副研究員黃巧瑩和碩士生陳聰敏為本文共同第一作者。本研究得到了國家自然科學基金、國家重點研發計劃、廣東省重點領域研發計劃、廣州市科技計劃的支持。
