《Neurotherapeutics》：Targeting dual specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A mitigates tauopathy and enhances recovery after repetitive head injury
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本文针对重复性脑损伤（RHI）后慢性神经炎症和磷酸化Tau（pTau）积聚这一临床难题，研究了强效脑渗透性DYRK1A抑制剂SM07883的治疗潜力。研究表明，抑制DYRK1A能显著减轻中脑和脑干的pTau积累，降低星形胶质细胞和小胶质细胞活化，并改善模型动物的运动及认知功能，为创伤性脑损伤（TBI）的长期神经后遗症提供了新的治疗靶点。
在现代社会，创伤性脑损伤（Traumatic Brain Injury, TBI）尤其是重复性脑损伤（Repetitive Head Injury, RHI）已成为一个日益严峻的公共卫生问题。无论是职业运动员、军事人员还是事故受害者，RHI都显著增加了个体罹患慢性创伤性脑病（Chronic Traumatic Encephalopathy, CTE）、阿尔茨海默病（Alzheimer's Disease, AD）等神经退行性疾病的风险。令人担忧的是，超过70%因轻度TBI（Glasgow Coma Score 13-15）就诊于急诊科的患者，尽管意识清醒，却已出现神经病理学改变，近半数患者在伤后六个月内无法恢复到伤前健康状态。然而，尽管临床前研究发现了众多潜在的治疗候选物，目前美国FDA尚未批准任何针对TBI的疾病修饰疗法，临床管理仍以支持性康复为主，凸显了开发有效干预措施的迫切性。
在这一背景下，tau蛋白的异常磷酸化和积聚被认为是TBI及多种tau蛋白病（Tauopathy）的核心病理特征。Tau是一种微管相关蛋白，其过度磷酸化会破坏其稳定微管的功能，导致神经原纤维缠结（Neurofibrillary Tangles, NFTs）的形成，进而引发突触功能障碍和认知损害。在众多调控tau磷酸化的激酶中，双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶1A（Dual specificity tyrosine-phosphorylation-regulated kinase 1A, DYRK1A）扮演着关键角色。DYRK1A不仅直接磷酸化tau蛋白的多个位点（如Thr212、Ser202/Thr205（AT8表位）和Ser396/Ser404（PHF-1表位）），还作为“启动激酶”（Priming Kinase），为糖原合成酶激酶3β（Glycogen Synthase Kinase 3β, GSK3β）和细胞周期蛋白依赖性激酶5（Cyclin-Dependent Kinase 5, CDK5）等下游激酶的进一步磷酸化创造条件，从而加剧tau的病理性聚集。此外，DYRK1A还参与调节免疫反应和神经炎症，其失调与唐氏综合征（Down Syndrome）和AD等疾病密切相关。因此，靶向DYRKK1A被认为是一种有望同时减轻tau病理和神经炎症的颇具前景的治疗策略。
为了验证这一假说，来自Biosplice Therapeutics的研究团队在《Neurotherapeutics》杂志上发表了一项研究。他们利用表达全部六种人源tau（Human Tau, hTau）蛋白异构体的转基因小鼠，建立了一个为期三个月的RHI模型，以模拟人类在接触性运动或军事环境中经历的重复性脑震荡。研究人员随后评估了一种强效、口服生物可利用且能渗透入脑的DYRK1A抑制剂——SM07883——对伤后长期行为学和神经病理学结局的影响。
本研究主要应用了以下几种关键技术方法：研究使用了表达人源tau（hTau）的转基因小鼠模型，通过立体定位撞击仪（Stereotaxic Impactor）进行可控的闭合性脑损伤，以建立重复性脑损伤（RHI）模型。行为学评估包括使用转棒实验（Rotarod）测试运动功能，以及使用巴恩斯迷宫（Barnes Maze）评估空间学习和记忆。神经病理学分析则通过免疫组织化学（Immunohistochemistry, IHC）技术检测星形胶质细胞标志物GFAP、小胶质细胞标志物Iba1和CD45，以及磷酸化tau蛋白标志物（如AT8、RZ3（pThr231）、CP13（pSer202））在中脑、脑干、胼胝体和皮层等关键脑区的表达和分布。此外，还利用蛋白质印迹（Western Blot）技术对脑干组织中的磷酸化tau（pThr212和AT8）水平进行了定量分析。统计学分析使用GraphPad Prism软件进行。
体重监测
在整个6个月的研究期间，每周的体重监测显示，所有组别的小鼠体重均随时间显著增加。然而，两个RHI损伤组（无论是否接受SM07883治疗）的体重均显著低于其相应的假手术对照组，表明RHI本身对小鼠的总体健康状况产生了持续的负面影响。值得注意的是，SM07883治疗并未对体重产生独立的显著影响，提示该药物在实验剂量下具有良好的耐受性。
DYRK1A抑制缓解了RHI模型中的认知衰退，但不影响学习能力
通过巴恩斯迷宫测试评估空间学习和记忆。在为期6天的习得期（Acquisition Phase）中，两个RHI损伤组小鼠（无论是否接受治疗）都需要比假手术组小鼠移动更长的距离和花费更多的时间才能找到目标逃生孔，表明RHI导致了学习缺陷。同时，损伤组小鼠在迷宫上的移动速度也显著高于假手术组，表现出类似多动症的行为，这可能反映了损伤后的焦虑或行为抑制解除。在第七天的探查试验（Probe Trial）中，接受SM07883治疗的RHI组小鼠在到达目标区域的距离和潜伏期上显示出优于RHI-vehicle组的趋势，尽管这些差异未达到统计学显著性，但提示SM07883可能对改善RHI后的空间记忆保留有一定益处。
DYRK1A抑制改善了假手术和损伤动物的运动功能
转棒实验结果显示，SM07883治疗显著改善了小鼠的运动协调和平衡能力。在伤后3个月的测试中，接受SM07883治疗的假手术组小鼠表现最佳，而接受SM07883治疗的RHI组小鼠的运动性能也显著优于接受vehicle治疗的RHI组小鼠，其停留在旋转棒上的时间更长。这表明DYRK1A抑制不仅能缓解损伤引起的运动缺陷，甚至在未损伤的动物中也表现出增强运动功能的潜力，可能对延缓年龄相关的运动功能衰退有积极作用。
DYRK1A抑制降低了RHI后运动皮层、脑干和胼胝体的星形胶质细胞增生
免疫组化分析显示，RHI导致运动皮层、脑干和胼胝体区域的GFAP阳性星形胶质细胞显著增加，表现为细胞肥大和染色强度增强，即星形胶质细胞增生（Astrogliosis）。SM07883治疗有效地减弱了这种星形胶质细胞的活化，在上述脑区均观察到GFAP免疫反应面积的显著减少，表明该药物具有抗神经炎症的作用。
DYRK1A抑制降低了RHI后运动皮层、脑干和胼胝体的小胶质细胞活化
同样，使用Iba1标记小胶质细胞发现，RHI引起了广泛的小胶质细胞活化，表现为细胞形态向肥大的阿米巴样转变。SM07883治疗显著降低了脑干和胼胝体区域的Iba1免疫反应性，但在运动皮层的效果未达统计学显著性。此外，通过CD45（一种标记高度活化小胶质细胞和浸润巨噬细胞的标志物）染色进一步证实，RHI后脑干出现了CD45阳性的活化小胶质细胞和巨噬细胞浸润，而SM07883治疗能显著减少CD45阳性细胞的表达，表明其能抑制慢性的小胶质细胞/巨噬细胞介导的炎症反应。
DYRK1A抑制降低了RHI后脑干的tau病理
对脑干组织的tau磷酸化水平进行检测是本研究的关键。免疫组化结果显示，RHI导致磷酸化tau蛋白在Thr231位点（RZ3抗体）和Ser202位点（CP13抗体）的积聚显著增加。SM07883治疗则显著降低了这些病理性的tau磷酸化信号。蛋白质印迹分析进一步定量证实，RHI增加了脑干中pThr212和AT8（Ser202/Thr205）tau的水平，而SM07883治疗能有效逆转这种升高。这些结果强有力地证明，抑制DYRK1A可以减轻RHI诱导的tau蛋白过度磷酸化和积累。
讨论与结论
本研究系统地评估了DYRK1A抑制剂SM07883在RHI模型中的治疗潜力。结果表明，长期抑制DYRK1A活性，能够显著减轻RHI后关键的神经病理学改变：包括tau蛋白在脑干等运动相关区域的异常磷酸化，以及慢性的星形胶质细胞和小胶质细胞活化。这些病理改善与行为学上的进步相呼应，特别是运动功能的显著恢复。尽管在认知（巴恩斯迷宫）方面的改善趋势未全部达到统计学显著性，但整体数据支持DYRK1A作为一个有价值的治疗靶点。
研究的意义在于，它首次在模拟人类RHI慢性病程的动物模型中，综合验证了药理抑制DYRK1A对tau病理和神经炎症的双重抑制作用及其功能获益。这为开发针对TBI长期神经后遗症的疾病修饰疗法提供了新的方向。DYRKK1A因其在tau磷酸化级联反应中的“上游”启动作用，以及其对神经炎症通路的调控，成为一个能同时干预多个病理环节的吸引人的靶点。
当然，研究也存在一些局限性。例如，SM07883对DYRKK1A的选择性并非绝对，它对CLK4和GSK3β等激酶也有一定的抑制活性，因此观察到的效应可能部分是脱靶作用的结果。未来的研究需要利用更具选择性的抑制剂或基因工具来精确解析DYRK1A的特有功能。此外，研究主要关注了脑干区域的tau病理（因其与观察到的运动缺陷直接相关），未来需要更全面地评估其他认知相关脑区（如海马）的病理变化。将血浆中的磷酸化tau（如pTau212）作为治疗响应的生物标志物进行监测，也是未来临床转化的重要一步。
综上所述，这项研究为理解DYRK1A在RHI后神经退行性病变中的作用提供了坚实的临床前证据，并强力支持了继续开发靶向DYRK1A的策略，作为改善TBI患者长期预后的创新疗法。结合其他促进修复的策略（如基于外泌体的治疗），多模式干预可能为攻克这一医学难题带来最大希望。
