帕金森病患者结肠肌间神经丛与肠上皮的空间转录组特征揭示肠-脑轴新机制

本研究针对帕金森病(PD)患者肠道α-突触核蛋白(AS)沉积与微生物组改变的关联，首次采用GeoMX Digital Spatial Profiler技术同步分析结肠肌间神经丛和肠上皮的转录组特征。研究发现PD患者肠上皮存在240个差异表达基因(DEGs)，涉及II型干扰素反应和淋巴细胞激活通路；肌间神经丛出现41个DEGs，显示神经再生特征。该研究为理解PD肠-脑轴机制提供了重要分子证据，发表于《Acta Neuropathologica Communications》。

　　

帕金森病(PD)作为第二大神经退行性疾病，其病理特征——α-突触核蛋白(AS)异常聚集不仅存在于大脑，也常见于胃肠道神经系统。越来越多的证据表明，肠道可能是PD病理的起始部位，但肠道神经系统与肠上皮在PD中的分子变化及其相互关系仍不清楚。这种认知空白严重制约了对"肠-脑轴"机制的理解，也阻碍了PD早期诊断标志物和治疗靶点的发现。

为解决这一关键科学问题，首尔国立大学医院的研究团队创新性地采用空间转录组技术，对PD患者结肠组织进行精细分析。研究选取5例经病理确诊的PD患者和5例对照的结肠手术标本，通过磷酸化AS(pAS)免疫组化确认所有PD患者肌间神经丛均存在AS沉积。研究团队使用GeoMX Digital Spatial Profiler技术，在单张组织切片上同时捕获肌间神经丛和肠上皮的转录组信息，结合生物信息学分析揭示了两者在PD中的分子特征。

关键技术方法包括：1)从结肠癌手术标本远端正常区域获取福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)组织；2)采用pAS和神经丝蛋白(NF)免疫组化确认病理特征；3)应用NanoString GeoMx DSP平台进行空间特异性转录组分析，靶向18,677个基因；4)通过DESeq2进行差异表达分析，结合GO和KEGG通路分析；5)基于BioGRID数据库构建蛋白质互作网络，采用随机游走算法识别关键基因。

研究结果部分，《临床特征和pAS免疫组化结果》显示，PD组与对照组在年龄、性别等基线特征上无统计学差异，所有PD患者肌间神经丛均观察到AS沉积。《空间转录组分析结果》发现，PD患者肌间神经丛存在36个上调基因和5个下调基因，肠上皮则发现81个上调基因和159个下调基因。《差异表达基因分析》揭示，肌间神经丛上调基因主要富集于神经上皮细胞分化(GO:0060563)和轴突发育(GO:0061564)通路，关键基因包括TUBB2A、MAP1B和S100B；肠上皮上调基因涉及II型干扰素反应(GO:0034341)，下调基因与锌/铜离子应答(GO:0071294)相关。《通路分析结果》显示，肠上皮免疫激活与抗原呈递功能异常并存，HLA-DRA等MHC II类分子上调，而HLA-A/B等MHC I类分子下调。《网络分析结果》鉴定出肌间神经丛的关键节点基因LAMP1、TUBB2A和S100B，肠上皮的关键基因为HLA-DRA、SERPINA1和金属硫蛋白家族成员。

研究结论指出，PD患者结肠存在明显的区域特异性转录组改变：肠上皮呈现促炎状态，表现为II型干扰素反应增强和金属离子稳态失衡；而肌间神经丛则出现神经再生特征，可能与AS沉积引发的代偿机制有关。这些发现为"肠起源假说"提供了分子水平支持，提示肠道炎症可能通过改变肠上皮屏障功能和免疫微环境，促进AS在肠神经系统的沉积。同时，肌间神经丛的再生特征为PD神经保护策略提供了新思路。该研究的创新性在于首次在PD肠道组织中实现空间分辨的转录组分析，克服了传统批量测序无法区分不同细胞类型的局限。未来研究可进一步探索关键基因如LAMP1在AS清除中的作用，以及金属硫蛋白下调与PD金属离子代谢紊乱的关联。这些发现对开发PD早期诊断的生物标志物和靶向肠-脑轴的治疗策略具有重要意义。