《Neuroscience Bulletin》：IL-33 Regulates the Phenotypic Transformation of Reactive Astrocytes via PENK-ERK/MAPK Pathway in Parkinson’s Disease
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本研究聚焦帕金森病（PD）中星形胶质细胞表型转化的调控机制，发现IL-33通过PENK-ERK/MAPK信号通路促进神经保护性A2型星形胶质细胞极化，改善多巴胺能神经元损伤和运动功能障碍。研究人员通过临床队列分析、MPTP小鼠模型和原代星形胶质细胞实验，证实血浆sST2可作为PD严重程度的生物标志物，而外源性IL-33干预具有神经保护作用，为PD的免疫调节治疗提供了新靶点。
当德国医生詹姆斯·帕金森在1817年首次描述"震颤麻痹"时，他可能不会想到两个世纪后，这种疾病会成为全球增长最快的神经系统疾病。帕金森病（Parkinson's disease, PD）作为第二大神经退行性疾病，正悄然改变着全球数百万老年人的生活轨迹。患者不仅面临着手臂不由自主颤抖、肌肉僵硬、动作迟缓的运动困境，还常常被失眠、认知障碍等非运动症状所困扰。尽管科学家们已经发现PD与大脑黑质区多巴胺能神经元的进行性丢失密切相关，但究竟是什么推动了这一无情的过程，至今仍是未解之谜。
近年来，神经炎症作为PD发病机制中的关键角色逐渐浮出水面。在中枢神经系统这个精密网络中，星形胶质细胞作为数量最多的胶质细胞，扮演着双重角色——既是神经元的支持者，也可能是炎症的煽动者。当受到刺激时，星形胶质细胞会极化为两种表型：神经毒性的A1型释放炎症因子加剧神经元损伤，而神经保护性的A2型则分泌营养因子促进修复。这种微妙平衡的打破，可能是PD病情恶化的关键环节。
在这一背景下，白细胞介素-33（interleukin-33, IL-33）引起了研究人员的注意。这种属于IL-1家族的细胞因子不仅能在细胞核内调控基因转录，还能在释放到细胞外后激活ST2受体，介导复杂的免疫反应。虽然IL-33在阿尔茨海默病和多发性硬化等神经疾病中显示出保护作用，但它在PD中的具体功能，特别是对星形胶质细胞表型转化的调控机制，仍是一片待探索的领域。
为了揭开这一谜团，华中科技大学同济医院的研究团队在《Neuroscience Bulletin》上发表了他们的最新发现。他们不仅通过临床研究证实了血浆中可溶性ST2（soluble ST2, sST2）与PD严重程度的密切关联，还利用动物和细胞模型深入解析了IL-33调控星形胶质细胞极化的分子机制，为PD的诊断和治疗带来了新的希望。
研究人员综合运用了临床队列分析、酶联免疫吸附测定（ELISA）、动物行为学测试、免疫荧光染色、蛋白质印迹（Western blot）、原代星形胶质细胞培养、RNA干扰技术以及高通量转录组测序（RNA-seq）等关键技术方法。临床研究纳入了来自华中地区的112名PD患者和43名健康对照，通过检测血浆IL-33和sST2水平并与临床症状评分进行关联分析。动物实验采用MPTP诱导的急性PD小鼠模型，通过立体定位注射技术进行IL-33干预和星形胶质细胞特异性Il33敲低。细胞实验使用MPP+刺激的原代星形胶质细胞，通过过表达和敲低技术验证IL-33的功能，并利用转录组学筛选关键信号通路。
血浆IL-33和sST2水平与PD症状的关联
研究团队首先检测了PD患者血浆中IL-33和sST2的水平，发现sST2在PD患者中显著升高，而IL-33/sST2比值降低。受体操作特征曲线（ROC）分析显示sST2能有效区分PD与健康对照或其他运动障碍疾病。随着疾病严重程度（Hoehn & Yahr分期）增加，血浆IL-33水平逐渐降低，而sST2水平则相应升高。多元线性回归分析进一步揭示，较低的血浆IL-33水平与较差的运动功能（MDS-UPDRS各部分评分）和睡眠质量（PSQI评分）相关，而较高的sST2水平则与认知功能障碍（MoCA评分）和炎症标志物（中性粒细胞计数、NLR、hs-CRP）呈正相关。
MPTP小鼠模型中IL-33的表达与定位
在MPTP诱导的急性PD小鼠模型中，研究人员发现黑质区IL-33的表达呈现动态变化：在MPTP处理后第3天达到峰值，随后在第7天显著下降。免疫荧光染色显示IL-33主要定位于星形胶质细胞和少突胶质细胞的细胞核内，而ST2则表达于细胞膜。随着疾病进展，核内IL-33强度降低，同时星形胶质细胞标志物GFAP以及A1/A2表型标志物C3/S100A10的表达均发生改变，表明星形胶质细胞被激活并发生表型转化。
rIL-33补充改善MPTP小鼠的PD样症状和神经炎症
通过向黑质区立体定位注射重组IL-33（rIL-33），研究人员发现外源性IL-33能显著改善MPTP小鼠的运动功能障碍（旋转棒、爬杆和旷场实验）。免疫组化和蛋白质印迹分析显示，rIL-33处理减少了多巴胺能神经元（TH+细胞）的丢失，同时促进星形胶质细胞向神经保护性A2表型（S100A10+GFAP+）极化，抑制神经毒性A1表型（C3+GFAP+）的激活。此外，rIL-33还调节了小胶质细胞的极化平衡，减少促炎型（CD68+IBA1+）同时增加抗炎型（CD206+IBA1+）小胶质细胞的比例。
星形胶质细胞特异性Il33敲低加剧PD样症状和神经炎症
利用AAV载体介导的星形胶质细胞特异性Il33敲低模型，研究人员发现IL-33缺失会加重MPTP诱导的运动缺陷和多巴胺能神经元丢失。同时，Il33敲低促进星形胶质细胞向A1表型转化，抑制A2表型极化，并增强神经炎症反应（IL-1β水平升高）。这些结果证实星形胶质细胞来源的IL-33在维持神经保护性环境中起着关键作用。
MPP+刺激的星形胶质细胞中IL-33和ST2的动态变化
在原代星形胶质细胞中，MPP+刺激导致IL-33从细胞核向细胞质转移，并分泌到细胞外。IL-33过表达促进A2表型标志物（Tgm1、Ptx3）表达，抑制A1表型标志物（H2-T23、Serping1）；而Il33敲低则产生相反效果，同时增加促炎因子（TNF、IL-6、CCL2）的释放。这些体外实验结果与体内研究一致，证实IL-33直接调控星形胶质细胞的表型转化。
RNA-seq筛选炎症相关枢纽基因
通过对Il33敲低的星形胶质细胞进行转录组测序，研究人员鉴定出781个差异表达基因。通过加权基因共表达网络分析（WGCNA）、蛋白互作网络（PPI）和机器学习算法（SVM-RFE），最终确定前脑啡肽原（preproenkephalin, PENK）为关键枢纽基因。验证实验显示Il33敲低导致PENK表达上调，而Penk敲低则逆转MPP+诱导的ERK1/2磷酸化激活。
PENK-ERK/MAPK通路在体内外模型中的验证
在体内外模型中，研究人员证实IL-33通过调控PENK表达影响ERK/MAPK信号通路的激活。Penk敲低或ERK/MAPK抑制剂（U0126）处理均能促进星形胶质细胞向A2表型转化，减轻炎症反应。免疫荧光染色显示，Il33敲低的MPTP小鼠黑质区p-ERK1/2与GFAP共定位增加，进一步证实了星形胶质细胞中IL-33-PENK-ERK/MAPK轴的存在。
讨论与意义
本研究系统阐明了IL-33在PD中的神经保护作用及其调控星形胶质细胞表型转化的新机制。研究发现不仅揭示了IL-33/ST2信号通路在PD病理进程中的动态变化规律，还首次提出PENK-ERK/MAPK通路是IL-33调控星形胶质细胞极化的关键下游途径。
从临床角度看，血浆sST2作为PD生物标志物的价值得到确认，其与疾病严重程度、炎症状态和认知功能的关联为PD的早期诊断和病情监测提供了新思路。而IL-33在疾病早期维持相对稳定、晚期显著下降的变化模式，提示了不同疾病阶段可能需要差异化的治疗策略——晚期PD患者可能更适合IL-33补充治疗。
从治疗策略角度，本研究为PD的免疫调节治疗提供了新的靶点。通过调控IL-33-PENK-ERK/MAPK轴，可能精确引导星形胶质细胞向神经保护性表型转化，从而打破神经炎症的恶性循环。这种针对胶质细胞的治疗策略，与传统多巴胺替代疗法相比，可能更侧重于疾病修饰而不仅是症状控制。
然而，研究也存在一定局限性。横断面的临床设计难以追踪生物标志物的动态变化；使用条件性基因敲除动物模型可能更精确解析IL-33/ST2通路的细胞特异性功能；PENK与ERK/MAPK通路的具体分子互作机制仍需深入探索。
总的来说，这项研究不仅深化了对PD神经炎症机制的理解，也为开发新的诊断生物标志物和治疗策略提供了重要依据。随着对IL-33信号通路的进一步解析，未来可能实现PD的精准免疫治疗，为这一困扰人类两个世纪的疾病带来新的曙光。
