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为探究 p.R321C p62 突变的病理生理影响,研究人员利用人源化小鼠模型,结合 μCT、免疫组化及 Western blot 等技术。发现该突变致小鼠触觉 - 前庭刺激后癫痫发作、运动神经元退化,且与自噬阻滞、NF-κB 激活相关,为神经退行性疾病机制提供新视角。
细胞自噬(Autophagy)作为维持机体稳态的关键分解代谢通路,其异常与多种疾病密切相关。p62 蛋白(由 SQSTM1 基因编码)在自噬过程中扮演核心角色,不仅作为衔接蛋白介导泛素化蛋白的降解,还参与 NF-κB 通路激活、抗氧化应激等重要细胞信号调控。然而,p62 蛋白的 p.R321C 突变在人类中与肌萎缩侧索硬化(ALS)、额颞叶变性(FTLD)及佩吉特骨病(PDB)等疾病相关,但该突变在体内如何引发病理变化,尤其是骨组织与中枢神经系统(CNS)的具体影响差异尚不明确。此前体外研究提示该突变可能阻滞自噬并激活 NF-κB 通路,但缺乏在体实验验证。
为填补这一研究空白,西班牙萨拉曼卡大学(University of Salamanca)等机构的研究人员开展了相关研究。他们构建了携带 p.R321C 突变的人源化小鼠模型(p62-321C),并通过多种技术手段系统分析该突变对骨骼和中枢神经系统的影响,相关成果发表在《Scientific Reports》。
研究采用的关键技术包括:①显微计算机断层扫描(μCT),用于分析小鼠股骨、胫骨的皮质骨与松质骨微结构及矿物密度;②免疫组织化学(IHC),检测 cFos、p62 蛋白在脑区的表达分布;③蛋白质免疫印迹(Western blot),定量分析脑和脊髓中 p62、LC3B-II 等自噬相关蛋白的水平;④触觉 - 前庭刺激诱发癫痫发作实验,评估突变小鼠的神经兴奋性。
研究结果
1. p62-321C 突变不引起骨骼异常
通过全身 CT 及 μCT 扫描,未发现 p62-321C 小鼠存在类似 PDB 的局灶性骨病变,松质骨的骨体积分数(BV/TV)、骨矿密度(BMD)及皮质骨厚度等参数均与野生型小鼠(p62-321R)无显著差异,组织染色也未显示骨结构异常,提示该突变单独存在时不足以诱发骨病变。
2. 突变小鼠出现癫痫发作及 cFos 蛋白表达升高
触觉 - 前庭刺激后,所有 p62-321C 小鼠均出现严重的全身性强直 - 阵挛性癫痫发作( severity 5 级),表现为四肢对称性痉挛、角弓反张及昏迷期。免疫组化显示,突变小鼠下丘脑核、杏仁核、海马等脑区的 cFos 蛋白表达显著高于野生型,这些区域与癫痫发作的触发密切相关,提示神经元活动过度。
3. p62 蛋白积累与运动神经元退化
Western blot 显示,p62-321C 小鼠脑和脊髓中的 p62 蛋白及自噬标记物 LC3B-II 水平显著升高,而 mTOR、Beclin1 无明显变化。免疫组化进一步发现,突变小鼠脊髓运动神经元中 p62 阳性信号增强,且存在大量退化的运动神经元,周围伴有白细胞浸润,表明自噬阻滞可能导致神经退行性变。
研究结论与讨论
本研究通过人源化小鼠模型证实,p.R321C p62 突变可导致中枢神经系统异常,主要表现为触觉 - 前庭刺激诱导的癫痫发作及脊髓运动神经元退化,其机制与自噬通路阻滞和 NF-κB 通路激活相关。值得注意的是,该突变未引发骨组织异常,提示 PDB 的发生可能需要其他遗传或环境因素的协同作用。
研究首次在体内揭示了 p62 突变与癫痫的直接关联,发现杏仁核、海马等边缘系统区域在突变诱导的神经元高兴奋性中起关键作用,这为理解 ALS、FTLD 等神经退行性疾病的癫痫共病机制提供了新线索。此外,脊髓运动神经元的退化表型与 ALS 的病理特征高度吻合,进一步支持 p62 自噬通路异常在运动神经元病中的核心地位。
该研究不仅深化了对 p62 蛋白病理功能的认识,还为开发针对自噬 - NF-κB 通路的神经保护策略提供了潜在靶点。未来需进一步探究该突变在不同组织中的特异性效应及与其他遗传背景的互作,以全面阐明相关疾病的复杂发病机制。