帕金森病小鼠模型中通过调控神经元周围网络促进运动功能恢复的研究

为解决帕金森病(PD)运动功能障碍问题，法国法兰西学院的研究团队开展关于初级运动皮层(M1)神经元周围网络(PNNs)调控的研究。通过软骨素酶ABC(ChABC)处理暂时性降低PNNs，结合运动刺激，成功解锁PD模型小鼠的运动功能恢复，揭示了PNNs在运动康复中的双重调节作用，为神经退行性疾病的治疗提供新靶点。

　　

帕金森病作为一种常见的神经退行性疾病，其典型运动症状如震颤、运动迟缓和姿势不稳，主要归因于中脑多巴胺能神经元的进行性丢失。尽管现有治疗手段如左旋多巴和深部脑刺激能缓解症状，但长期疗效有限且伴随副作用。近年来，大脑可塑性调控成为神经康复领域的新焦点，其中包裹在小清蛋白(parvalbumin, PV)阳性中间神经元周围的特殊细胞外基质结构——神经元周围网络(perineuronal nets, PNNs)因其"可塑性刹车"的作用备受关注。然而，PNNs在运动皮层中的功能及其在帕金森病中的作用尚属未知。

法国法兰西学院的研究团队在《Brain》发表的研究中，创新性地探索了初级运动皮层(M1)PNNs在帕金森病小鼠模型中的动态变化及其治疗潜力。研究采用6-羟基多巴胺(6-OHDA)单侧中脑损伤构建帕金森病小鼠模型，结合双光子成像、深度学习和行为学分析等技术，系统研究了PNNs在疾病进程中的时空变化规律及其调控机制。

研究首先在健康成年小鼠中发现，通过软骨素酶ABC(chondroitinase ABC, ChABC)处理暂时性降低M1区PNNs会导致短暂的运动功能障碍。在帕金森病模型中，研究人员观察到损伤后2周M1区双侧PNNs水平显著下降，5周后恢复至基线水平。这一发现提示中脑损伤会引发M1区双侧可塑性变化。进一步研究发现，在损伤后5周进行双侧M1区ChABC处理，结合运动刺激（包括跑轮训练和平衡杆测试），可显著改善小鼠的运动功能。这种恢复伴随着双侧PNNs包裹的PV细胞数量增加、兴奋性突触标志物VGLUT2的重新平衡，以及小胶质细胞与PV细胞空间关系的改变。值得注意的是，单侧ChABC处理虽能调节旋转行为，但只有双侧处理才能实现对称性运动功能的全面改善。

技术方法上，研究采用立体定位注射技术进行6-OHDA中脑损伤和ChABC的M1区给药；通过免疫荧光染色结合深度学习算法（Cellpose和StarDist）定量分析PNNs、PV细胞及其突触连接；采用旋转测试、平衡木测试和转棒测试等多种行为学范式评估运动功能；利用Ripley's K-Function分析小胶质细胞的空间分布模式。

研究结果部分，"急性移除M1区PNNs短暂干扰运动行为"表明，ChABC处理可特异性降解PNNs而不影响PV细胞数量，导致安非他明诱导的旋转行为改变，但这种效应随PNNs的恢复而消失。"中脑损伤短暂影响M1区PNNs"揭示6-OHDA损伤后2周M1区双侧PNNs显著减少，与运动功能障碍程度相关，但5周后自发恢复。"损伤动物的运动功能通过M1区PNNs调控得到改善"证明仅当ChABC处理与运动刺激结合时才能实现功能恢复，且需要双侧M1区处理。"ChABC处理的损伤动物显示M1区PV细胞成熟和体细胞突触改变"发现治疗后PNNs包裹的PV细胞比例增加，兴奋性突触输入重新平衡，小胶质细胞与PV细胞的相互作用增强。

讨论部分指出，该研究首次揭示了M1区PNNs在帕金森病中的双向调节作用：既是疾病早期适应性可塑性的介质，又是后期功能恢复的调控靶点。PNNs的暂时性去除可能通过改变PV细胞的抑制性调控，为运动皮层环路重组创造时间窗口。而运动刺激的协同作用则指导了这种可塑性向功能恢复方向发展。这种"解锁-重编程"的治疗策略，与视觉皮层治疗弱视的原理相似，为神经康复提供了新思路。

该研究的创新性在于：首次将PNNs调控从感觉皮层扩展到运动系统；阐明了中脑损伤后M1区PNNs的双侧动态变化；建立了PNNs调控与运动训练相结合的协同治疗范式。这些发现不仅深化了对帕金森病运动障碍机制的理解，也为开发基于基质调控的康复策略提供了理论依据。未来研究可进一步探索不同疾病阶段、不同年龄模型的干预效果，以及PNNs分子组成的特异性变化，推动这一发现向临床应用转化。