一氧化碳通过激活PERK-钙调磷酸酶通路并抑制坏死性凋亡发挥神经保护作用

本研究针对神经退行性疾病中神经元丢失的难题，创新性地揭示了一氧化碳(CO)通过激活PERK-calcineurin通路促进TFEB核转位，同时抑制GSK-3β活性，双重调控自噬激活与MLKL去磷酸化，从而在帕金森病模型中实现神经保护。研究人员发现CO不仅能通过增强Beclin 1表达抑制MLKL寡聚化，还能通过钙调磷酸酶直接去磷酸化MLKL，为神经退行性疾病治疗提供了全新靶点和气体治疗策略。该成果发表于《Cell Death Discovery》，为开发基于气体信号分子的神经保护疗法奠定理论基础。

　　

神经退行性疾病如帕金森病(PD)和阿尔茨海默病(AD)的特征是进行性神经元丢失，其中坏死性凋亡(necroptosis)和自噬失调是重要病理机制。尽管调控这些细胞死亡程序被视为潜在治疗策略，但如何精确协调二者仍具挑战性。一氧化碳(CO)作为内源性气体分子，虽在多种组织损伤模型中显示保护作用，但其在神经退行性疾病中的机制尚未阐明。来自韩国蔚山大学的研究团队在《Cell Death Discovery》发表重要成果，系统揭示了CO通过独特的多靶点作用机制实现神经保护的全新通路。

研究采用MPTP诱导的PD小鼠模型和MPP⁺处理的SH-SY5Y细胞模型，结合分子生物学、免疫荧光、蛋白质互作分析等技术。通过构建TFEB核质转位报告系统、钙调磷酸酶(calcineurin)活性调控体系，以及MLKL磷酸化/寡聚化检测方法，系统解析了CO的神经保护机制。

【CO-induced calcineurin activity suppresses necroptosis through MLKL dephosphorylation】研究发现CO能显著抑制MPP⁺诱导的MLKL磷酸化，这种作用依赖于钙调磷酸酶活性。体外磷酸酶实验证实calcineurin可直接使MLKL去磷酸化。在MLKL敲除小鼠中，CO的神经保护作用消失，证实MLKL是CO的关键靶点。

【CO prevents MPTP-induced neurotoxicity via autophagy】动物实验显示CO吸入可改善MPTP小鼠运动功能障碍，减少黑质多巴胺能神经元丢失。机制上，CO促进α-突触核蛋白(α-syn)与自噬标志物LC3B的共定位，增强溶酶体相关基因表达，表明其通过激活自噬-溶酶体通路(ALP)清除致病蛋白。

【CO enhances autophagy through TFEB nuclear translocation】细胞实验证实CO诱导TFEB核转位，其效果媲美mTOR抑制剂Torin1。TFEB敲除完全阻断了CO诱导的自噬激活和神经保护作用，证实TFEB是CO调控自噬的核心转录因子。

【CO-induced PERK activation is indispensable】机制研究发现CO选择性激活UPR的PERK分支而非IRE1/ATF6。PERK抑制剂GSK2606414可阻断CO诱导的TFEB核转位，但不影响其核滞留，揭示PERK主要调控TFEB的核输入过程。

【TFEB nuclear export is prevented by GSK-3β inhibition】创新性发现CO通过磷酸化抑制GSK-3β活性，阻止TFEB核输出。共表达组成型活性GSK-3β(CA-GSK-3β)可抵消CO对TFEB核滞留的促进作用，证实GSK-3β是调控TFEB核质穿梭的关键激酶。

【Beclin 1 mediates anti-necroptosis effect】研究首次将自噬蛋白Beclin 1与坏死性凋亡抑制相联系，发现CO通过TFEB上调Beclin 1表达，后者直接抑制MLKL寡聚化但不影响其磷酸化，形成与calcineurin途径的互补保护机制。

该研究建立了"CO-PERK-calcineurin-TFEB"神经保护轴的全新理论框架：一方面通过calcineurin直接去磷酸化MLKL抑制坏死性凋亡；另一方面通过协同调控PERK(促进核输入)和GSK-3β(抑制核输出)维持TFEB核定位，激活自噬并上调Beclin 1抑制MLKL寡聚化。这种"双管齐下"的作用机制为理解气体信号分子在神经退行性疾病中的保护作用提供了范式转变，也为开发基于CO的神经保护疗法奠定了理论基础。特别是发现Beclin 1具有不依赖自噬的坏死性凋亡调控功能，拓展了对自噬蛋白多功能性的认知。研究采用的吸入CO方案具有临床转化潜力，为神经退行性疾病的干预提供了新思路。