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帕金森病（PD）患者使用 L-3,4 - 二羟基苯丙氨酸（L-DOPA）治疗时，对非运动症状效果不一且有副作用。研究人员用 TIF-IADATCreERT2小鼠模型，分析 L-DOPA 对前脑基因表达的影响。发现其有广泛作用，还找到新基因及相关脑区变化，为 PD 治疗提供新思路。
帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是一种常见的神经系统退行性疾病，它如同潜伏在人体中的 “恶魔”，悄无声息地破坏着中枢和自主神经系统的神经元。患病后，患者不仅会出现肌肉僵硬、运动迟缓、静止性震颤等典型的运动症状，还常常伴有注意力不集中、认知障碍、焦虑抑郁、嗅觉减退、睡眠紊乱和便秘等非运动症状。这些症状严重影响患者的生活质量，给患者及其家庭带来沉重的负担。
目前，PD 的治疗主要依赖于使用 L-3,4 - 二羟基苯丙氨酸（L-DOPA）来增强多巴胺能神经传递。L-DOPA 作为多巴胺的前体，在治疗初期对缓解运动症状效果显著。然而，随着治疗时间的延长和多巴胺能神经元的持续丢失，L-DOPA 的疗效逐渐下降，还会引发诸如异动症等不良反应。而且，L-DOPA 对非运动症状的作用机制十分复杂，其在不同脑区的作用差异也尚不明确。因此，深入了解 L-DOPA 在大脑中的作用机制，尤其是其对不同脑区基因表达的影响，成为攻克 PD 治疗难题的关键所在。
为了揭开这些谜团，波兰科学院玛伊药理研究所（Maj Institute of Pharmacology Polish Academy of Sciences）的研究人员开展了一项重要研究。他们以 TIF-IADATCreERT2小鼠为模型，这种小鼠会在成年后因他莫昔芬诱导发生中脑多巴胺能神经元的渐进性丢失，与人类 PD 患者的神经元病变过程相似。研究人员对小鼠进行了为期 14 天的 L-DOPA 治疗，随后运用空间转录组学技术，全面分析了小鼠前脑的基因表达情况。
最终，研究人员发现 L-DOPA 治疗的影响广泛，超出了多巴胺依赖的运动控制主要区域，其对基因表达既有普遍作用，也有区域特异性作用。他们还鉴定出 121 个受 L-DOPA 调控的基因，这些基因的变化在大脑的不同区域呈现出独特的模式。这一研究成果发表在《Molecular Neurobiology》上，为深入理解 L-DOPA 的作用机制和 PD 的病理过程提供了新的视角，也为开发更有效的 PD 治疗策略奠定了基础。
在研究过程中，研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是动物模型构建，选用 TIF-IADATCreERT2雄性小鼠，通过他莫昔芬诱导突变，模拟 PD 症状；其次是行为学测试，包括步态分析、加速转棒测试、操作性感觉寻求测试、新物体识别测试和旷场测试，用于评估小鼠的运动能力、认知功能和焦虑样行为；最后是空间转录组学分析，对小鼠前脑进行切片，构建 cDNA 文库并测序，分析基因表达的空间分布。
研究结果主要包括以下几个方面：
- TIF-IADATCreERT2小鼠的表型：突变诱导后，小鼠出现体重增长减缓、运动能力下降等症状，在加速转棒测试中，突变小鼠平均仅能在加速棒上停留 37 秒，而对照小鼠为 140 秒。同时，小鼠的步态参数发生改变，L-DOPA 治疗虽能增加突变小鼠的运动活性，但也会使其焦虑样行为增加。此外，突变小鼠在操作性感觉寻求测试中的仪器反应增多，但在新物体识别测试中的记忆未受影响。
- 空间转录组学：对小鼠前脑进行空间转录组分析，通过聚类分析准确再现了大脑的解剖结构，将不同脑区的基因表达特征清晰区分开来。
- L-DOPA 调控的基因表达：L-DOPA 治疗导致 121 个转录本的基因表达发生显著变化，其中 88 个表达增加，33 个表达减少。在背侧纹状体、背侧皮层的 2/3 层和 5 层，活性调节基因（如 Fos、Egr1、Junb 等）的表达明显增加；而在梨状皮层、内梨状核和屏状核等区域，一些转录本（如 Plekhm2、Pnck 等）的表达显著降低。功能分析还发现，差异表达基因与 DNA 模板转录、miRNA 转录、趋化作用等多种生物学过程相关，也与 PD、抑郁障碍等多种疾病相关。
研究结论表明，L-DOPA 在小鼠前脑诱导的基因表达具有空间离散模式，在背侧纹状体、背侧和腹侧皮层中强烈诱导活性调节基因的表达。同时，研究还揭示了不同的、在某些情况下独特的药物诱导基因表达特征，这些特征可能与多巴胺能神经元变性相关的非运动表型有关。
讨论部分指出，该研究与以往研究的模型不同，TIF-IADATCreERT2小鼠模型的渐进性神经元变性更接近人类 PD。研究中 L-DOPA 对伏隔核中活性调节基因表达的影响有限，这与背侧纹状体信号功能障碍是运动症状主要原因的观点一致。此外，研究还发现了一些特定脑区特有的基因表达变化，如梨状皮层的变化可能与 PD 患者的嗅觉障碍和边缘系统功能有关。总之，这项研究展示了空间分析药物诱导基因表达变化的可行性，为理解 L-DOPA 在 PD 治疗中的复杂作用提供了重要依据，有助于推动 PD 治疗领域的进一步发展。
