以及以严谨的学术逻辑思维探索神经科学之奥秘
撰文︱王培香责编︱王思珍
神经炎症是阿尔兹海默症（AD）和帕金森病（PD）等神经退行性疾病的共同特征，并与神经退行性变的进展有关。在患有这类疾病的病人大脑内可检测到促炎症因子水平的升高和小胶质细胞的激活。小胶质细胞维持脑内的免疫稳态，而其功能失调导致了包括AD和PD在内的神经退行性疾病的发生。因此，功能失调的小胶质细胞可能是治疗这些神经退行性疾病的一个潜在的药物靶点。
核因子红细胞2相关因子2（简称Nrf2）是一种转录因子，可诱导抗氧化通路基因的表达，并参与抑制炎症反应。KEAP1蛋白（即KELCH样ECH关联蛋白1）是一种Nrf2结合蛋白，调节泛素-蛋白酶降解途径，正常情况下，KEAP1可以将Nrf2的表达维持在一个较低的水平，而在氧化应激条件下，Nrf2和Keap1解离，Nrf2转位到细胞核内并激活下游基因的表达。p21一种细胞周期蛋白依赖性激酶（CDK）的抑制剂，其可以与Nrf2相互作用，干扰Nrf2与Keap1结合，进而抑制Nrf2降解，因此P21在调控Nrf2的表达中具有重要的生理功能。肉叶芸香碱（harmine）是一种来自天然植物的双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶1A（Dyrk1A）的强效抑制剂，具有抗炎活性，然而由于肉叶芸香碱能够抑制单胺氧化酶A（MAO-A）从而产生致幻作用，因此阻碍了其临床应用。
年11月13日，日本京都大学的A.Nakano-Kobayashi和M.Hagiwara等人在ScienceAdvances上发表了题目为Therapeuticspotentiatingmicroglialp21-Nrf2axiscanrescueneurodegenerationcausedbyneuroinflammation的最新研究论文。该团队发现了一种新的Dyrk1A抑制剂，名为ALGERNON2，其可以缓解由神经炎症引起的神经退行性变。ALGERNON2能够增强神经保护通路p21-Nrf2，抑制神经炎症，从而促进神经元存活，挽救神经退行性变，提示了阿尔兹海默症和帕金森病等神经退行性疾病的新治疗基础。在之前的一项研究中，该实验室筛选到了一种具有Dyrk1A抑制活性的新型化合物——“alteredgenerationofneurons2”，简称ALGERNON2。该化合物广泛存在于脑组织中，能够稳定周期蛋白D1，增强神经干细胞增殖和分化，然而ALGERNON2的一个优点是缺乏MAO-A的抑制活性。
在这篇文章中，首先，作者发现，注射MPTP可以诱导小鼠多巴胺能神经元退行，而ALGERNON2可以明显挽救这种神经退行，小鼠行为缺陷也获得了改善；在MPTP注射前给予一次ALGERNON2，三天后就足以检测到神经元存活率的提高（图1-2）。这表明ALGERNON2发挥神经保护作用而非促进神经元形成。ALGERNON2或许可以治疗神经退行性疾病。图1ALGERNON2能够挽救多巴胺能神经元的丢失
（图片引自：Nakano-Kobayashietal.,Sci.Adv.;6:eabc）
那么该化合物的具体神经保护机制是怎样的呢？于是作者紧接着进行了体外实验。发现ALGERNON2并不能缓解或阻止海马多巴胺能神经元的死亡（或神经推行），只有神经元和神经胶质共同存在时，ALGERNON2才能阻止神经退行（图2）。这表明：ALGERNON2可能以一种依赖于神经胶质的方式而发挥神经保护作用。图2ALGERNON2能够调节小胶质细胞中的神经保护机制
（图片引自：Nakano-Kobayashietal.,Sci.Adv.;6:eabc）
之前，研究团队发现，ALGERNON可以通过稳定周期蛋白D1，增强神经干细胞的分化。p21是一种周期蛋白依赖性激酶（CDK）的抑制剂，p21和周期蛋白D1形成复合物，从而增加周期蛋白D1的水平，并加强其与p21的共定位，另外p21与Nrf2结合并抑制Nrf2的降解。在此，作者发现，在体外，小胶质细胞中p21高水平表达，而ALGERNON处理细胞后，周期蛋白D1、p21、以及Nrf2的表达都明显增加了，且这种Nrf2的表达升高依赖于周期蛋白D1/p21复合物的稳定性（图3）。在MPTP注射的小鼠纹状体内，ALGERNON也能够诱导Nrf2的表达升高、以及一些下游转录本（比如NQO-1，HO-1等）的表达。因此作者认为：ALGERNON在体内氧化应激条件下可以上调Nrf2的表达。图3ALGERNON2对Nrf2和p21的表达调控
（图片引自：Nakano-Kobayashietal.,Sci.Adv.;6:eabc）
ALGERNON能否诱导Nrf2下游的抗氧化反应？作者证明，在基础条件下，ALGERNON可以和Nrf2诱导剂共同诱导Nrf2下游转录本表达，但ALGERNON自身不足以诱导这些转录本的表达。进一步发现，ALGERNON自身不能增加Nrf2与NQO-1（即醌氧化还原酶1，是一种*素蛋白，可催化醌及其衍生物的二电子还原，该酶可保护细胞免受氧化还原循环和氧化应激）启动子的结合，也不能增强Nrf2的核转位。这些结果表明：在基础条件下，ALGERNON可以增强Nrf2表达，但是不能激活Nrf2的转录活性，因此不能介导抗氧化通路。另外，Nrf2的表达水平主要受到泛素连接酶接头分子Keap1的调控而不受Dyrk1A磷酸化的影响。图4ALGERNON2通过稳定小胶质细胞Nrf3的表达从而来抑制促炎性细胞因子的表达
（图片引自：Nakano-Kobayashietal.,Sci.Adv.;6:eabc）
那么，ALGERNON是能否或如何通过上调Nrf2而促进神经元的存活呢？作者在MPTP模型小鼠黑质中观察到了小胶质细胞的激活，而ALGERNON2处理则不会引起这种激活，而且在Nrf2和p21的共同存在的情况下，ALGERNON2也能抑制促炎性细胞因子的表达。在MPTP模型中ALGERNON也能抑制细胞因子的产生（图4）。这提示我们：ALGERNON能够在小胶质细胞中通过稳定Nrf2活性从而抑制细胞因子产生，从而阻止神经炎症的发生，减少多巴胺能神经元的丢失，挽救神经退行性变。的确作者也证实了这一猜想，而且ALGERNON挽救中枢神经系统和部分外周神经系统的神经退行性变。图5ALGERNON2能够增加多巴胺能神神经元移植后的存活率
（图片引自：Nakano-Kobayashietal.,Sci.Adv.;6:eabc）
最后，作者进一步探索了ALGERNON的神经保护应用前景。作者通过iPSC技术，获得了人源的多巴胺能神经元，将该神经元移植到小鼠纹状体后，发现，ALGERNON2能够改善多巴胺神经元移植后的存活率（图5）。图6文章总结图：通过抑制神经炎症从而促进神经元存活，发挥神经保护作用
（图片引自：Nakano-Kobayashietal.,Sci.Adv.;6:eabc）
结论与讨论、观点与展望神经炎症因与神经退行性疾病和神经精神疾病的发病紧密相关，因此备受