發(fā)現(xiàn)帕金森病風(fēng)險蛋白！山大張利寧/李艷教授團(tuán)隊(duì)揭秘PDCD4促進(jìn)PD發(fā)病和發(fā)展的作用機(jī)制
文章標(biāo)題：PDCD4 triggers α-synuclein accumulation and motor deficits via co-suppressing TFE3 and TFEB translation in a model of Parkinson’s disease
發(fā)表期刊：npj Parkinson's Disease?(IF?6.7)
合作客戶：山東大學(xué)張利寧/李艷教授研究團(tuán)隊(duì)
研究背景
帕金森病（PD）是全球第二常見的進(jìn)行性神經(jīng)退行性疾病，其特征是黑質(zhì)中多巴胺能神經(jīng)元的選擇性喪失，以及由異常α-突觸核蛋白（α-SYN）聚集體組成的神經(jīng)元路易小體的發(fā)育。研究表明，過量的α-SYN可被功能正常的自噬和溶酶體途徑清除從而減輕PD癥狀，已知轉(zhuǎn)錄因子TFE3和TFEB作為溶酶體生物發(fā)生和自噬的主要調(diào)節(jié)因子，具有增強(qiáng)α-SYN降解以預(yù)防PD的特點(diǎn)，然而TFE3和TFEB在PD發(fā)病過程中是如何調(diào)控的仍不清楚。
研究方法與結(jié)果
1、PDCD4受不同PD誘導(dǎo)應(yīng)激源響應(yīng)性上調(diào)，導(dǎo)致細(xì)胞α-SYN積累
以往研究表明PDCD4可以抑制整體TFEB水平以減少溶酶體的生物發(fā)生，對于PDCD4是否參與溶酶體功能障礙相關(guān)PD的發(fā)病機(jī)制，研究團(tuán)隊(duì)分別進(jìn)行了體內(nèi)外驗(yàn)證。一方面用α-SYN纖維（PFFs）處理SH-SY5Y和BV2細(xì)胞，顯著誘導(dǎo)PDCD4積累，并增加α-SYN絲氨酸129位點(diǎn)的磷酸化水平；另一方面用AAV9-α-syn誘導(dǎo)PD小鼠模型，發(fā)現(xiàn)紋狀體內(nèi)源性PDCD4水平、p-α-SYN和α-SYN總量均顯著增加。這些結(jié)果表明PDCD4在體內(nèi)和體外均出現(xiàn)了響應(yīng)性上調(diào)。在不同類型的神經(jīng)細(xì)胞中，下調(diào)PDCD4的表達(dá)顯著降低了PFFs處理引起的p-α-SYN和α-SYN水平，相反過表達(dá)PDCD4可以劑量依賴的方式顯著誘導(dǎo)α-SYN積累。綜上所述，PDCD4在PD小鼠中響應(yīng)性升高，其水平與α-SYN異常聚集正相關(guān)，提示PDCD4可能是通過促進(jìn)α-SYN異常聚集誘導(dǎo)PD發(fā)病的危險蛋白。
研究人員使用PDCD4敲除小鼠和在PDCD4敲除小鼠紋狀體中重新表達(dá)AAV9-PDCD4進(jìn)一步證實(shí)PDCD4是一種PD危險分子，其缺乏促進(jìn)了異常α-SYN的清除，從而阻止了PD的發(fā)病和發(fā)展。
PDCD4與細(xì)胞α-SYN積累呈正相關(guān)
2、PDCD4促進(jìn)PD發(fā)展的作用依賴于其對TFE3和TFEB表達(dá)的抑制
接下來，研究團(tuán)隊(duì)進(jìn)一步探索了PD發(fā)病過程中PDCD4調(diào)控α-SYN聚集的機(jī)制。先前的研究報道溶酶體功能和自噬是α-SYN降解的主要原因，PDCD4可以抑制巨噬細(xì)胞或MEF細(xì)胞中溶酶體關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子TFEB的水平，從而減少溶酶體的生物發(fā)生。研究人員檢測發(fā)現(xiàn)PD小鼠紋狀體中TFE3、TFEB（參與PD的TFEB同一亞家族成員）、CTSD（溶酶體酶）水平的降低在PDCD4缺乏的情況下顯著逆轉(zhuǎn)，相反，PD小鼠紋狀體中PDCD4的重新表達(dá)消除了上述反應(yīng)，提示PDCD4負(fù)性調(diào)控TFE3和TFEB。隨后，向PDCD4缺陷PD小鼠紋狀體注射AAV9-siTFE3和AAV9-siTFEB，發(fā)現(xiàn)二者的下調(diào)消除了PDCD4缺陷導(dǎo)致的PD小鼠行為缺陷的改善，同時PDCD4缺陷對TH(+)神經(jīng)元損失的挽救以及p-α-SYN和α-SYN清除的增強(qiáng)也被消除；此外，CTSD的過表達(dá)逆轉(zhuǎn)了PDCD4過表達(dá)引起的α-SYN積累，表明PDCD4缺乏介導(dǎo)的α-SYN降解的促進(jìn)依賴于TFE3/TFEB-CTSD軸的升高。以上數(shù)據(jù)說明PDCD4在PD發(fā)展中的促進(jìn)作用取決于其對TFE3和TFEB表達(dá)的抑制。
TFE3和TFEB是PDCD4促進(jìn)PD發(fā)展所必需的
3、外周給藥具有血腦屏障穿透性的RVG-sipdcd4可顯著改善PD癥狀
最后，研究團(tuán)隊(duì)探索了用特異性siRNA沉默PDCD4以治療PD的可能性。為了使sipdcd4外周給藥穿過血腦屏障進(jìn)入大腦，研究人員對sipdcd4進(jìn)行了穿透血腦屏障的RVG多肽修飾(RVG-sipdcd4)，并研究了其治療PD的效果。首先，觀察到RVG-sipdcd4能夠有效下調(diào)PDCD4的表達(dá)，從而上調(diào)SH-SY5Y和BV2細(xì)胞中TFE3、TFEB和CTSD的水平，同時也顯著降低了p-α-SYN和α-SYN的積累。接著，腹腔注射RVG-sipdcd4來評估其對PD小鼠的作用，正如預(yù)期的那樣，RVG-sipdcd4治療顯著改善了PD小鼠的PD相關(guān)運(yùn)動功能障礙，并逆轉(zhuǎn)了TFE3/TFEB和CTSD的降低，減少了紋狀體中p-α-SYN和α-SYN的異常積聚，SNc中DA神經(jīng)元的丟失也得到了很大程度的恢復(fù)。此外，評估發(fā)現(xiàn)外周給藥RVG-sipdcd4對小鼠無明顯副作用，提示RVG-sipdcd4將是一種有前景的PD治療藥物。
RVG-sipdcd4顯著改善PD癥狀
實(shí)驗(yàn)結(jié)論
本研究發(fā)現(xiàn)PDCD4是一種新的PD風(fēng)險蛋白，通過共同抑制TFE3和TFEB來調(diào)節(jié)α-突觸核蛋白神經(jīng)退行性變。此外，研究團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步提供了一種針對PDCD4的潛在小RNA藥物，通過外周給藥RVG-sipdcd4可顯著改善帕金森病癥狀，且無明顯副作用，提示RVG-sipdcd4可能是一種有前景的PD治療藥物。
