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MS中KYN途径关键酶KYNU表达上调并伴随QUIN积累，通过NMDA受体兴奋性毒性加剧神经炎症。KYNU KO显著缓解EAE小鼠神经症状并抑制单核细胞浸润，提示KYNU/QUIN轴可能成为MS治疗新靶点。
Koyo Yoshidomi|Kazuo Kunisawa|Masaya Hasegawa|Yuki Kon|Aika Kosuge|Moeka Tanabe|Haruto Ojika|Yasuko Yamamoto|Hidetsugu Fujigaki|Suwako Fujigaki|Hiroyuki Tezuka|Sei Saitoh|Kanako Kumamoto|Masanori Kugita|Shizuko Nagao|Kuniaki Saito|Toshitaka Nabeshima|Akihiro Mouri
日本爱知县东横市藤田健康大学医学研究生院药物与设备评估与发展监管科学系
摘要
多发性硬化症（MS）是一种常见的中枢神经系统（CNS）自身免疫性脱髓鞘疾病。尽管在MS患者中观察到了犬尿氨酸（KYN）通路的激活，但其病理学意义仍不清楚。在这项研究中，我们使用广泛认可的MS动物模型——实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠模型，来探讨KYN通路在MS中的作用。我们发现EAE小鼠脊髓中的单核细胞特异性表达了犬尿氨酸酶（KYNU），这是KYN通路中的关键酶。同时，脊髓中quinolinic acid（QUIN）的水平也显著升高。重要的是，在另一种脱髓鞘疾病模型——过表达蛋白脂质蛋白的小鼠（PLP-tg小鼠）中，也观察到了类似的KYNU表达和QUIN水平升高。值得注意的是，KYNU敲除（KO）小鼠的EAE严重程度和单核细胞向脊髓的募集减少。这些发现表明，KYNU表达的增加及其随后导致的QUIN积累可能促进了MS的恶化。综合来看，我们的结果表明KYNU可能成为MS治疗的新靶点。
引言
多发性硬化症（MS）会导致感觉、运动、自主神经和神经认知功能等方面的障碍；全球约有250万人受MS影响（Huang等人，2017年）。MS是一种慢性免疫介导的中枢神经系统（CNS）疾病，其特征是脱髓鞘、神经炎症和神经退行性变（Goverman，2009年）。虽然遗传和环境因素在MS的发病机制中起作用，但其病理生理学的分子机制仍不清楚。
犬尿氨酸（KYN）通路是色氨酸（TRP）代谢的主要途径，在炎症条件下会高度激活（Haq等人，2021年）。包括Th1细胞分泌的干扰素-γ（IFN-γ）在内的促炎细胞因子是KYN通路的强效激活剂（Imam等人，2007年）。Toll样受体配体，如poly I:C和脂多糖（LPS），也会显著刺激KYN通路（Fujigaki等人，2001年；Gibney等人，2013年）。先前的研究表明，在银屑病等炎症性疾病中，KYN通路下游酶犬尿氨酸酶（KYNU）的表达上调（Harden等人，2016年），而抑制KYNU可以抑制银屑病模型中的免疫反应（Wang等人，2022年）。这些报告表明KYNU在炎症过程中起着关键作用。KYNU表达的上调与quinolinic acid（QUIN）水平的升高相关，后者通过N-甲基-D-天冬氨酸（NMDA）受体兴奋毒性导致神经元死亡（Guillemin，2012年）。多项研究报道了MS患者体内QUIN的积累。MS活动期脑脊液（CSF）中的QUIN水平升高（Lim等人，2017年），复发期间的QUIN水平高于缓解期，这表明其可能作为活动性脱髓鞘的生物标志物（Aeinehband等人，2016年）。然而，KYNU在MS发病机制中的具体作用仍不清楚。
在这项研究中，我们使用广泛使用的实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）小鼠模型来探讨KYN通路在MS中的作用（Stromnes和Goverman，2006年）。我们观察到EAE小鼠单核细胞中KYNU的表达增加，并伴有脊髓中QUIN的积累。值得注意的是，KYNU敲除（KO）小鼠的EAE评分和脊髓中的单核细胞数量减少。这些发现表明，KYNU的激活可能通过QUIN的积累在MS的病理生理学中起重要作用。因此，KYNU可能成为缓解MS症状的新治疗靶点。
动物
C57BL/6N小鼠购自日本SLC公司（静冈市）。KYNU-KO小鼠是通过无克隆的CRISPR/Cas9系统生成的，该系统包括Cas9蛋白、化学合成的CRISPR RNA和转激活CRISPR RNA（见补充图1；详细方法见补充信息）。每只小鼠（8-10周龄）均接受了EAE处理。
半合子PLP1（蛋白脂质蛋白1）转基因小鼠品系4e [PLP4e/-；（Kagawa等人，1994年），称为PLP-Tg小鼠
EAE模型小鼠中KYN通路相关酶的表达变化
EAE是一种广泛用于研究MS的小鼠模型（Bittner等人，2014年）。在EAE发生28天后监测EAE评分（图1A），并在EAE小鼠的脊髓中测量了7天、14天和28天时的KYN通路代谢酶的表达（图1B）。这些时间点分别对应EAE的发作期、活动期和慢性期。有趣的是，KYN通路中的中间代谢酶KMO、KYNU和3-HAO在EAE中的表达显著增加
讨论
MS患者中的KYN通路会在炎症条件下被激活（Guillemin等人，2001年）。这种初始反应具有保护作用，因为它能增强免疫耐受性（Hezaveh等人，2022年）。然而，KYN通路的长期激活会产生有毒代谢物，如QUIN（Guillemin等人，2001年），这些代谢物会引发慢性炎症和神经退行性变（Kumar，2004年），并与MS的严重程度相关（Lim等人，2017年）。
我们的研究结果揭示了...
作者贡献声明
Kanako Kumamoto：资源准备、方法学设计。
Koyo Yoshidomi：初稿撰写、实验设计。
Sei Saitoh：资源准备、实验设计、初稿撰写、数据管理、概念构思。
Hiroyuki Tezuka：实验设计、数据管理。
Yasuko Yamamoto：资源准备、方法学设计。
Akihiro Mouri：初稿撰写、审稿与编辑、监督、概念构思。
Haruto Ojika：实验设计、数据分析。
Suwako Fujigaki：资源准备。
数据可用性
本研究中使用和/或分析的数据集可应要求向通讯作者获取。
资助
本研究得到了日本学术振兴会（JSPS）（资助编号：20K07931、22J15573、22K07606、22K11891和23H02843）和日本科学技术机构（JST）FOREST计划（资助编号：JPMJFR215H）的科研资助。此外，该研究还得到了藤田健康大学人类疾病动物模型教育与研究设施以及藤田脑科学研究与创新中心的支持。
利益冲突声明
作者声明没有利益冲突。
致谢
作者感谢藤田健康大学动物中心的支持以及藤田健康大学开放显微镜成像设施的支持。
