《npj Parkinson's Disease》：Inhibition of de novo ceramide synthesis mitigates alpha-synuclein pathology in a Parkinson’s disease mouse model
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本研究聚焦帕金森病（PD）中α-突触核蛋白（α-synuclein）异常聚集和线粒体功能障碍两大核心病理环节。研究人员通过抑制神经酰胺（ceramide）的从头合成，在A53T α-突触核蛋白转基因小鼠模型、患者来源的多巴胺能神经元及中脑类器官中证实，丝氨酸棕榈酰转移酶（SPT）抑制剂myriocin可显著降低α-突触核蛋白磷酸化（pS129）水平，增强线粒体自噬（mitophagy），改善运动及认知功能，并逆转神经炎症相关基因表达。该研究揭示了靶向神经酰胺代谢在延缓PD进展中的治疗潜力。
在大脑的深处，一个名为黑质致密部的区域，多巴胺能神经元正悄然退行性死亡。它们的凋亡导致了一种我们熟知的疾病——帕金森病（Parkinson's disease, PD）。患者不仅出现震颤、僵硬、运动迟缓等运动症状，还常伴有认知障碍等问题。在神经病理学上，帕金森病有两个标志性特征：一是神经元内出现由错误折叠和聚集的α-突触核蛋白（alpha-synuclein, α-synuclein）组成的路易体（Lewy bodies），二是线粒体功能严重受损。尽管科学家们已经付出了数十年的努力，但现有的治疗方法大多只能缓解症状，无法阻止疾病的根本进程。那么，有没有一种方法能够同时靶向α-突触核蛋白聚集和线粒体功能障碍这两个核心病理环节呢？
近年来，一类名为神经酰胺（ceramide）的鞘脂分子逐渐进入了研究人员的视野。神经酰胺不仅是细胞膜的重要结构成分，更是调控细胞凋亡、自噬和炎症反应的关键信号分子。越来越多的证据表明，神经酰胺代谢紊乱与神经退行性疾病和衰老相关病理密切相关。在衰老的骨骼肌中，抑制神经酰胺的从头合成被证明可以恢复线粒体功能和蛋白质稳态。那么，类似的机制是否也存在于帕金森病的大脑中？抑制神经酰胺的合成能否成为对抗帕金森病神经退行性变的新策略？
为了回答这些问题，由韩国光州科学技术院（Gwangju Institute of Science and Technology）的Eunkyung Lee、Moon-young Park等研究人员领导团队，在《npj Parkinson's Disease》上发表了一项开创性研究。他们发现，使用丝氨酸棕榈酰转移酶（serine palmitoyltransferase, SPT）抑制剂myriocin来抑制神经酰胺的从头合成，能够在多种帕金森病模型中显著减轻α-突触核蛋白病理，改善神经元功能。这项研究为开发帕金森病的疾病修饰疗法提供了新的方向和希望。
研究人员综合运用了多种关键技术方法来验证他们的假设。在人类组织层面，他们分析了来自路易体痴呆（Lewy body dementia, LBD）患者的死后中脑组织的神经酰胺水平（通过超高效液相色谱-轨道阱质谱法，UPLC-Orbitrap-MS），并重新分析了公开的单核RNA测序（snRNA-seq）数据集（GSE243639, GSE156776）以评估帕金森病患者脑中神经酰胺代谢相关基因的表达。在细胞模型中，他们使用了过表达A53T突变型α-突触核蛋白的SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞（A53T-SY5Y），通过遗传学（shRNA敲低SPTLC1）和药理学（myriocin处理）手段抑制神经酰胺合成，并检测了α-突触核蛋白聚集、线粒体自噬标志物（如磷酸化Parkin、LC3-II）和蛋白泛素化水平。在动物实验中，他们在A53T α-突触核蛋白转基因小鼠（M83品系）中腹腔注射myriocin（0.4 mg/kg，每周三次，持续5或7个月），并通过行为学测试（旷场实验、Y迷宫）、免疫组织化学（检测酪氨酸羟化酶TH、磷酸化α-突触核蛋白pS129）和脑组织批量RNA测序评估治疗效果。最后，为了增强临床相关性，他们在帕金森病患者来源的多巴胺能神经元（通过诱导多能干细胞iPSCs分化）和中脑类器官中验证了myriocin的效果，并利用mt-Keima探针实时监测了线粒体自噬流。
研究结果
帕金森病患者大脑中神经酰胺水平及合成基因表达升高
研究团队首先在路易体痴呆患者的死后中脑组织中发现，有19种神经酰胺亚型的水平显著高于健康对照，其中含长链酰基的神经酰胺物种（如C16:0, C18:0, C22:0）增加尤为明显。对公共数据库的单核RNA测序数据分析进一步揭示，在帕金森病患者的黑质多巴胺能神经元中，参与神经酰胺生物合成和代谢的关键酶基因，如神经酰胺合酶5（CERS5）、CERS6、二氢神经酰胺脱饱和酶1（DEGS）和葡萄糖脑苷脂酶（GBA），表达显著上调。此外，在星形胶质细胞和少突胶质细胞的特定亚型中也观察到神经酰胺合成通路基因的激活。这些发现共同提示，神经酰胺代谢紊乱是帕金森病病理中的一个突出特征。
抑制神经酰胺合成通过增强线粒体自噬减少α-突触核蛋白聚集
在A53T-SY5Y细胞模型中，研究人员通过遗传学方法敲低丝氨酸棕榈酰转移酶的长链碱基亚基1（SPTLC1），或使用myriocin抑制SPT活性，均能显著减少不溶性α-突触核蛋白的聚集。Western blot分析显示，这种保护作用伴随着线粒体自噬标志物的增加，包括Parkin蛋白的磷酸化水平升高、LC3-II（自噬体标志物）以及Lonp1（线粒体蛋白酶）的表达上调。同时，总蛋白泛素化水平也升高，表明蛋白质清除机制得到增强。这些结果说明，抑制神经酰胺合成能够激活线粒体自噬，从而促进错误折叠蛋白的清除。
Myriocin治疗减轻帕金森病小鼠模型的病理和行为缺陷
在A53T转基因小鼠中，从5月龄开始给予myriocin治疗，能显著降低其血浆和中脑中的神经酰胺水平。行为学测试表明，接受载体治疗的患病小鼠表现出明显的运动活性下降（旷场实验总移动距离减少）和空间工作记忆受损（Y迷宫自发交替率降低），而myriocin治疗则显著改善了这些行为缺陷。在组织病理层面，myriocin治疗有效保护了黑质致密部和腹侧被盖区的酪氨酸羟化酶（TH）阳性多巴胺能神经元，使其免于丢失，并显著减少了磷酸化α-突触核蛋白（pS129）的病理聚集。
转录组分析揭示myriocin使病理基因表达谱正常化
对小鼠中脑组织的批量RNA测序分析显示，myriocin治疗能显著逆转由α-突触核蛋白病变引起的转录组紊乱。在载体治疗的患病小鼠中显著上调的多种炎症介质（如Ccl21a, Ccl21b, C1qb）的表达，在myriocin治疗后明显下降。相反，与神经元功能和突触传递相关的基因（如Gng8, Clmn）则出现上调。基因集富集分析（GSEA）进一步证实，myriocin增强了与线粒体自噬和线粒体稳态相关的基因集表达，同时抑制了与炎症反应和细胞凋亡相关的通路。这表明抑制神经酰胺合成能够从转录水平上协同调控多个与帕金森病发病相关的关键通路。
抑制神经酰胺生物合成在患者来源的帕金森病模型中减轻α-突触核蛋白聚集并增强线粒体自噬
为了评估其治疗潜力，研究在更具临床相关性的人类模型中进行验证。在帕金森病患者来源的多巴胺能神经元中，myriocin处理显著提高了mt-Keima探针的561/488 nm激发比值，表明线粒体自噬流增强。同时，线粒体网络的形态也得到了恢复。更重要的是，在由帕金森病患者iPSCs分化的中脑类器官中，myriocin治疗显著减少了磷酸化α-突触核蛋白的聚集，并保存了TH阳性的多巴胺能神经元。而外源性添加神经酰胺（C16和C24:1）则加剧了患者来源类器官中的α-突触核蛋白病理，并导致多巴胺能神经元丢失，这从反面证实了神经酰胺积累的病理性作用。
研究结论与意义
本研究通过多层次、多模型的系统研究，有力地证明了抑制神经酰胺的从头合成是缓解帕金森病α-突触核蛋白病理的有效策略。其作用机制至少部分是通过激活线粒体自噬、改善蛋白质稳态来实现的。研究不仅在小鼠模型中观察到了行为改善和神经保护作用，更重要的是在患者来源的神经元和类器官这一更接近人类疾病的环境中验证了其疗效，极大地增强了该策略的临床转化潜力。
该研究的发现将脂质代谢异常与帕金森病的两大核心病理——蛋白质聚集和线粒体功能障碍——紧密地联系起来，为理解帕金森病的发病机制提供了新的视角。靶向神经酰胺合成通路，尤其是使用像myriocin这样的SPT抑制剂，展现出作为一种疾病修饰疗法（disease-modifying therapy）的巨大潜力，有望能够延缓或阻止帕金森病的神经退行性进程。当然，正如作者所指出的，将该策略推向临床仍面临挑战，例如需要进一步评估长期抑制神经酰胺合成的安全性，并更深入地阐明α-突触核蛋白与神经酰胺代谢之间相互作用的精确分子机制。尽管如此，这项研究无疑为开发帕金森病的新疗法开辟了一条充满希望的崭新路径。
