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帕金森病(PD)中，活化小胶质细胞的代谢重编程如何通过蛋白质乳酸化加剧多巴胺(DA)神经元损伤，其机制尚不明确。本研究通过全局乳酸化组学、功能验证与临床标本验证，揭示p300介导的Dld-K127位点乳酸化抑制PDH活性，形成“乳酸-Dld-K127-丙酮酸”正反馈环路，加速DA神经元变性。这为干预PD提供了新的“代谢-表观遗传”层面治疗靶点。
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是全球第二大神经退行性疾病，其核心病理特征包括中脑黑质致密部多巴胺（dopamine, DA）神经元的进行性丢失、α-突触核蛋白（α-synuclein, α-syn）的异常沉积，以及过度活化的神经炎症。其中，小胶质细胞（大脑的常驻免疫细胞）的异常激活，已成为推动PD发生发展的第三大核心病理环节。然而，一个关键的科学谜题悬而未决：被激活的小胶质细胞究竟通过何种“分子开关”，从保护者转变为神经元的“攻击者”？
近年来的研究发现，在促炎状态下，小胶质细胞会经历显著的代谢重编程，即从高效的线粒体氧化磷酸化（OXPHOS）转向产生大量乳酸的糖酵解途径。乳酸不仅仅是代谢废物，它还能作为前体物质，引发蛋白质的乳酸化修饰（Lactylation），这种新型的翻译后修饰正逐渐在多种疾病中被揭示其调控基因表达和细胞功能的重要作用。在PD的炎症微环境中，乳酸大量堆积，是否通过乳酸化修饰“劫持”了某些关键蛋白的功能，从而将代谢异常与神经毒性紧密联系起来？这其中的具体机制和核心靶点，一直是个“黑箱”。
为了揭开这个黑箱，由Guoqing Wang、Guichun Gong等人组成的研究团队在《Journal of Advanced Research》上发表了一项研究。他们综合运用了全局乳酸化组学筛选、位点特异性基因突变、酶活性分析、动物行为学测试以及临床患者标本验证等多维度技术，开展了一项深入机制探索。研究发现，在PD模型和患者中，小胶质细胞的整体乳酸化水平显著升高。更关键的是，他们通过高通量筛选锁定了线粒体能量代谢的关键酶——二氢硫辛酰胺脱氢酶（Dihydrolipoyl dehydrogenase, Dld），并发现其第127位赖氨酸（K127）在PD状态下发生特异性高乳酸化。
关键技术方法
本研究采用多层面技术验证机制：1. 利用LPS注射构建PD小鼠模型，并通过转棒、爬杆等五项行为学测试评估运动功能。2. 采用磁珠分选结合液相色谱-串联质谱（LC-MS/MS）进行全局乳酸化组学分析，筛选差异乳酸化蛋白。3. 构建Dld蛋白K127位点的定点突变（K127R模拟去乳酸化，K127Q模拟乳酸化）稳转细胞系，并在Transwell共培养体系中验证其对神经元的影响。4. 通过免疫共沉淀（Co-IP）、点杂交（Dot Blot）及特异性定制抗体，验证Dld-K127乳酸化的发生及与p300的相互作用。5. 采集14名PD患者和14名健康对照者的外周血，分离外周血单个核细胞（PBMC）和血清，在临床层面验证核心发现。
研究结果
1. 小胶质细胞乳酸化水平在PD小鼠中升高
研究人员首先在脂多糖（LPS）诱导的PD小鼠模型中发现，其中脑和血清中的乳酸含量显著增加。与此同步，整体蛋白质乳酸化修饰（Pan-Kla）水平上调，并且这种修饰与活化的小胶质细胞标记物Iba1存在共定位。当使用药物PLX3397清除小胶质细胞后，中脑的乳酸化水平和乳酸含量均下降，直接证明了小胶质细胞是PD脑内乳酸化修饰升高的主要来源。
2. 内源性乳酸的药理学调节可影响PD进程
为了确认乳酸及其衍生的乳酸化在PD中的因果作用，研究使用了两种代谢调节剂：二氯乙酸（DCA，可激活PDH、降低乳酸）和鱼藤酮（ROT，抑制线粒体复合物I、增加乳酸）。结果表明，DCA能减轻LPS诱导的小鼠行为缺陷、多巴胺神经元损伤以及高乳酸化水平；而ROT则加剧所有这些病理表型。这在内源性水平证明，乳酸代谢的紊乱是驱动PD进展的关键环节。
3. 小胶质细胞乳酸化蛋白质的全局视图
通过对PD小鼠中脑小胶质细胞进行乳酸化组学测序，研究获得了乳酸化修饰的全局图谱。分析显示，大量的乳酸化蛋白定位于细胞质和线粒体。京都基因与基因组百科全书（KEGG）通路富集分析指出，三羧酸（TCA）循环、丙酮酸代谢和PD通路显著富集，提示代谢相关蛋白的乳酸化可能是连接炎症与神经变性的枢纽。
4. 小胶质细胞Dld-K127高乳酸化调节乳酸-丙酮酸代谢和DA神经元存活
在众多差异乳酸化蛋白中，线粒体酶Dld（丙酮酸脱氢酶复合体E3组分）的乳酸化上调引起了研究者注意。进一步分析锁定其K127、K277、K410三个位点乳酸化增加。通过构建DldK127R（模拟去乳酸化）、K277R、K410R突变体进行功能筛选，发现只有DldK127R突变能够恢复PDH酶活性，并降低乳酸和丙酮酸的生成。相反，模拟持续性乳酸化的DldK127Q突变则加剧了代谢紊乱。在神经元-小胶质细胞共培养体系中，DldK127R突变展现出神经保护作用，而DldK127Q突变则加剧了LPS诱导的多巴胺神经元损伤。机制上，Dld-K127乳酸化直接抑制了PDH的活性，阻断了丙酮酸正常进入TCA循环，导致丙酮酸堆积并反向转化为乳酸，从而形成了一个自我放大的恶性循环。
5. Dld-K127乳酸化以p300依赖的方式调节DA神经元存活
那么，是谁“书写”了Dld-K127的乳酸化标记？研究检测了已知的乳酸化“书写器”（writer）和“擦除器”（eraser）蛋白，发现组蛋白乙酰转移酶p300在PD模型中特异性上调。免疫共沉淀和免疫荧光共定位实验证实，p300与Dld-K127乳酸化修饰存在相互作用。使用p300抑制剂C646处理，可以有效减轻PD小鼠的行为障碍、多巴胺神经元丢失，同时降低Dld-K127乳酸化水平，并纠正乳酸/丙酮酸代谢失衡。这证明Dld-K127的乳酸化修饰是由p300特异性催化的。
6. 在PD患者中验证Dld-K127乳酸化
最终，研究在临床层面证实了上述发现。来自PD患者的外周血单个核细胞（PBMC）和血清显示，其Dld-K127乳酸化水平、乳酸和丙酮酸含量均显著高于健康对照者，而PDH活性则降低。这使得在小鼠模型中发现的机制在人类疾病中得到了有力印证。
研究结论与意义
这项研究成功地描绘了一条驱动帕金森病神经炎症与神经变性恶性循环的全新通路：“乳酸-Dld-K127乳酸化-丙酮酸”正反馈环路。其核心机制在于，小胶质细胞活化导致的糖酵解亢进产生过量乳酸；乳酸作为底物，在p300催化下对能量代谢关键酶Dld的第127位赖氨酸进行乳酸化修饰；Dld-K127乳酸化抑制了丙酮酸脱氢酶复合体（PDH）的活性，破坏正常代谢流，导致丙酮酸蓄积并更多地逆转为乳酸；新生成的乳酸又进一步加剧蛋白质乳酸化，从而形成一个自我持续放大的“代谢-表观遗传”漩涡，不断加剧小胶质细胞的促炎状态，最终导致多巴胺神经元不可逆的损伤。
该研究的重大意义在于：首先，在机制上，首次将PD中的小胶质细胞代谢重编程、蛋白质乳酸化修饰、核心能量酶功能失调以及多巴胺神经元死亡等多个关键病理环节串联成一个清晰、完整的闭环通路，从“代谢-表观遗传”交叉视角深刻揭示了神经炎症推动神经变性的精确分子开关。其次，在靶点发现上，鉴定出Dld-K127是一个极具特异性的致病性修饰位点，这为开发针对该位点的抑制剂（如阻断其乳酸化或促进其去乳酸化）提供了前所未有的精准靶标。最后，在转化医学上，研究不仅在动物模型上验证了通过药理学抑制p300（C646）或纠正乳酸代谢（DCA）可有效阻断该环路、缓解疾病，更重要的是在PD患者样本中验证了该环路关键节点的普遍异常，强有力地提示靶向“乳酸-Dld-K127-丙酮酸”环路有望成为阻止帕金森病进展的创新治疗策略。这项研究为理解及干预帕金森病及其他可能与神经炎症-代谢失调相关的神经退行性疾病开辟了新的道路。
