家蚕虽小，用处却大

　　本文主要内容：我国科学家用家蚕创制了一种新的帕金森病模型，可用以药物筛选，并发现了枸杞的抗帕金森病作用。

　　帕金森病(PD)是仅次于阿尔茨海默病的第二类常见神经退行性疾病。帕金森病的特征包括运动障碍(如静息性震颤、僵硬、运动迟缓和体位不稳) 以及非运动障碍(如自主神经功能障碍、认知/神经行为异常、睡眠障碍和感觉异常)。衰老是PD最重要的危险因素，其导致的生化变化放大了PD患者大脑的异常，主要病理特征是黑质多巴胺能神经元退行性变和死亡，多巴胺含量显著降低，发病机制可分为家族性和散发性。

　　

　　最近，来自西南大学蚕桑纺织与生物质科学学院蚕桑基因组生物学国家重点实验室的代方银教授团队在BMC Medicine上撰文，通过神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）诱导建立了一种新的家蚕PD动物模型，随后利用该模型研究多巴胺代谢和氧化应激。通过左旋多巴（LD）和卡比多巴（CD）的联合使用可以恢复异常，枸杞多糖（LBP）小分子也有同样药效。

　　蚕在幼虫期以新鲜桑叶自由饲养，MPTP对家蚕个体的毒性试验采用桑叶涂药饲养的方法：早晨用涂有MPTP或PBS溶液的桑叶喂蚕，其余时间用普通桑叶喂蚕。MPTP给药剂量与个体存活率呈负相关，在125 μM下存活率最高，蚕体大小和形态及平均体重无明显变化。因此，选取125 μM MPTP用于建模PD。进一步评估MPTP诱发PD样症状的能力，采用现场运动(抓、倒、卷)和自由运动测量运动能力，发现PD蚕的现场运动表现为抓取时间较短，倒置/转弯速度较慢，卷腹/腹部弯曲较温和运动路径明显缩短，爬行速度明显减慢。由于脑内神经递质多巴胺含量的显著降低是PD患者的重要临床诊断标志，研究者检查PD蚕大脑中的多巴胺含量，发现其多巴胺含量显著下降，此外多巴胺合成途径中上游关键催化酶TH、BmTH及多巴胺代谢中TH下游的多巴脱羧酶(DDC)的表达水平均降低，与多巴胺含量下降一致。PRKN是一种E3泛素蛋白连接酶，它保护多巴胺能神经元，抑制氧化应激。研究者发现在饲喂MPTP后，蚕脑内PRKN明显下降。此外，氧化应激升高在PD中也很常见。PD家蚕的总抗氧化能力显著降低，氧化应激标志物MDA含量显著升高。这些结果证明MPTP处理家蚕的表型与人类PD的许多临床症状高度相似，说明MPTP诱导的家蚕模型是一种很有前景的PD动物模型。

　　

　　图1. 家蚕PD模型的建立与评价

　　在MPTP诱导的PD模型中添加LD-CD合剂后，PD蚕的运动活性得到恢复，抓取能力显著提高，在倒置和卷曲试验中反应更快，同时显著恢复PD家蚕脑内多巴胺含量。此外，利用脑组织切片免疫荧光检测发现，添加LD-CD合剂后，TH蛋白水平的降低明显缓解，而TH活性不受影响，且DDC表达水平明显升高。同样，PRKN的表达水平也显著增加，而抗氧化能力不受影响。因此，LD-CD合剂对MPTP诱导的PD家蚕模型有显著的治疗作用。

　　

　　图2. LD-CD合剂对PD模型的治疗效果评价

　　LBP是一种具有抗氧化和神经保护作用的蛋白多糖。研究者假设LBP在减轻PD蚕多巴胺能神经元病理特征方面可能有效。研究发现LBP增强了PD蚕5龄幼虫的抓取能力，并缩短了PD蚕翻身和卷曲所需的时间，且脑内多巴胺的含量显著增加（UPLC）。PD蚕饲喂LBP后TH蛋白活性显著提高，并且恢复了DDC和PRKN的表达水平。此外，总抗氧化能力增强，氧化产物MDA含量降低。表明LBP与LD-CD合剂效果类似，显著改善了MPTP诱导的PD家蚕的运动能力和分子模式。

　　

　　图3. 枸杞多糖对帕金森病模型的治疗效果评价

　　综上所述，研究者通过对蚕给药MPTP神经毒素建立了一种新的PD模型。该模型表现出运动功能受损，多巴胺代谢下降，氧化应激升高。补充临床药物(LD-CD合剂)可缓解PD症状。新的天然分子LBP也具有类似的作用，它使PD样症状和分子改变正常化，特别是在多巴胺代谢和氧化还原稳态中。该模型可在未来用于进一步研究PD的病因，特别是在多巴胺代谢方面，以及在高通量和低成本的环境下针对PD的初级药物筛选。

　　

　　图4. 该模型说明了蚕PD模型的构建、评价和在LBP等药物发现中的应用

　　文献链接：https://bmcmedicine.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12916-022-02621-9

　　DOI：10.1186/s12916-022-02621-9

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