帕金森免疫成因機制終破解 腸道感染是關鍵

導語:被譽為人類的"第二基因組"的腸道菌群，近年來已經成為最火爆的研究領域之一。有研究表明，腸道細菌可以加速阿爾茨海默病的發展。

近日，腸道細菌重出江湖，再顯神威，研究人員首次發現，小鼠腸道革蘭氏陰性菌感染可誘發帕金森病的發生發展。在缺失帕金森病相關基因Pink1的小鼠中，輕微的腸道感染就能引髮針對多巴胺神經元的異常免疫反應，並導致小鼠成年後出現帕金森樣運動障礙。

帕金森氏病（Parkinson氏病）是伴有運動障礙的神經退行性疾病，已被證實其與黑質內核團多巴胺能神經元缺失有關，但其具體發病機制仍是未解之謎，而大量研究表明大約10%的PD病例是由於編碼PINK1和Parkin等蛋白質的基因突變所致。

Parkin最早在青少年Parkinson氏病的研究中被發現，現有模型認為，PINK1可磷酸化激活Parkin和泛素分子，使應激後損傷的線粒體發生泛素化修飾，經線粒體自噬途徑（Mitophagy）完成降解清除。

儘管目前已證實PINK1和Parkin突變可引起Parkinson氏病，但Pink1?/?和Prkn?/?的小鼠模型卻幾乎未見有Parkinson氏病樣運動障礙發生，研究人員猜測，小鼠模型的無菌環境是該現象的主要原因，於是他們給小鼠餵了大量的細菌，神奇的一幕發生:小鼠們發病了。

以往的流行病學和基礎研究表明，自身免疫反應極有可能是帕金森病的背後推手，而以上發現給研究人員提供了靈感:或許腸道細菌的感染恰好是帕金森的免疫扳機觸發點，通過誘導線粒體抗原呈遞過程（mitochondrial antigen presentation，MitAP）引起CD8+T細胞發生線粒體特應的活化。

PINK1/Parkin的缺失導致MitAP

為證實這一推測，研究人員在Raw 264.7細胞內表達了糖蛋白gB（glycoprotein B）以指示抗原呈遞，並植入多種細菌，果然，只有革蘭陰性菌可引起MitAP。隨後，研究者分離了感染小鼠的脾細胞，發現Pink1敲除小鼠的抗原提呈細胞裡出現了MitAP，產生了針對線粒體的殺傷性T細胞。

既往已有研究發現LPS可誘導多巴胺能神經元表達MHC-I分子，使其易感於CD8+T細胞的免疫作用。研究人員在體外共培養中發現，與Pink1?/?小鼠神經元共培養可誘導雜交瘤細胞發生MitAP，並在共培養5天后發現40%多巴胺能神經元死亡。這些結果提示，在Pink1?/?小鼠感染模型中，發生了MitAP的CD8+T細胞在腦中浸潤增加，進而引起多巴胺能神經元死亡。

機制搞清楚了，所以小鼠們到底有怎樣的表現呢？

在吃了革蘭陰性菌之後，小鼠感染不嚴重，20天左右就完全康復；但是在感染4個月以後，Pink1敲除小鼠開始「不會走路」了。很明顯它們全身都不太靈活，特別是後腿，頭也抬不起來，而給予左旋多巴後，小鼠又生龍活虎了！

本研究的關鍵之處在於將腸道感染模型引入到Parkinson氏病動物模型的研究中，從而解釋了既往Pink1?/?小鼠因缺少炎症性乾預而未有Parkinson氏病癥狀的原因。

神經退行性疾病的發生並非是單一因素促成，而是遺傳、神經病理、感染免疫乃至更多因素共同參與的病理過程。該發現為帕金森的研究開闢了新思路，也為帕金森的治療帶來了全新的方向和可能性。

參考文獻