溶酶体脂质翻转酶ATP10B缺失导致多巴胺能神经元进行性退变及帕金森样运动障碍的机制研究

本研究针对帕金森病(PD)新风险基因ATP10B的功能缺失如何影响黑质多巴胺能神经元存活这一关键问题，通过构建大鼠模型和人iPSC模型，首次揭示ATP10B缺失通过破坏溶酶体功能导致多巴胺能神经元进行性退变。研究人员采用AAV介导的ATP10B敲降(KD)技术结合18F-FE-PE2I PET成像，证实ATP10B缺失引发纹状体多巴胺转运体(DAT)结合力进行性下降及运动障碍，为PD的发病机制提供了新的溶酶体-脂质代谢视角。

　　

帕金森病(PD)作为第二大神经退行性疾病，其核心病理特征是黑质致密部(SNpc)多巴胺能神经元的进行性丢失。尽管已知溶酶体功能障碍与PD发病密切相关，但具体分子机制仍存在大量未知。近年来，ATP10B基因——一个编码溶酶体脂质翻转酶的P4-ATPase家族成员，在PD患者中被发现存在功能缺失突变，并能特异性转运葡萄糖神经酰胺(GlcCer)和磷脂酰胆碱(PC)。这些发现提出了一个关键科学问题：ATP10B是否通过调控溶酶体脂质稳态来维持多巴胺能神经元存活？

来自比利时鲁汶大学(KU Leuven)等机构的研究团队在《Acta Neuropathologica》发表重要成果。研究人员构建了首个ATP10B条件性敲降大鼠模型，结合人诱导多能干细胞(iPSC)分化系统，系统揭示了ATP10B缺失通过破坏溶酶体功能导致多巴胺能神经元退变的分子机制。研究不仅验证了ATP10B作为PD风险基因的病理贡献，更发现了溶酶体脂质转运异常与多巴胺能神经元选择性脆弱性之间的因果关系。

关键技术方法包括：1)采用AAV2/7载体携带两种miRNA(miR5/miR7)实现SNpc特异性ATP10B敲降；2)纵向¹⁸F-FE-PE2I PET动态监测纹状体DAT结合力变化；3)RNAscope原位杂交定量神经元Atp10b mRNA；4)基于CRISPR的ATP10B基因敲除(KO)人iPSC系构建及中脑神经元分化；5)三维成像定量溶酶体标志物(LAMP1/LAMP2a/组织蛋白酶B)的空间分布。

ATP10B敲降诱导帕金森样运动障碍
行为学分析显示，注射AAV-ATP10B KD载体1年后，大鼠出现显著运动不对称性：在转棒测试中miR5组停留时间减少41%(p=0.0043)，圆柱测试显示左前肢使用率降低(p=0.0068)，EBST测试中同侧摆动增加2.3倍(p=0.0009)。这些表型与PD患者运动症状高度相似。

进行性黑质纹状体通路退变
纵向PET显示miR5组纹状体DAT结合力呈时间依赖性下降：2-4个月降低13%(p=0.013)，12个月达34%(p=0.0024)。组织学证实1年后miR7组SNpc TH⁺神经元减少70%(p<0.0001)，纹状体TH阳性终端减少40%，而腹侧被盖区(VTA)神经元保持完整，提示多巴胺能神经元特异性脆弱。

溶酶体形态与功能异常
三维成像发现miR7组TH⁺神经元中LAMP1⁺溶酶体数量减少47%(p<0.0001)且体积增大1.8倍(p=0.006)，组织蛋白酶B⁺溶酶体减少52%(p<0.0001)。Western blot显示全SN组织提取物中α-突触核蛋白总量无变化，但磷酸化α-synuclein(Ser129)在miR5组局部增加。

人iPSC模型验证致病机制
ATP10B KO克隆#1的TH-TdTomato⁺神经元减少64%(p=0.0005)，FACS分析显示分化25天后caspase-3/7活性增加3.1倍(p=0.013)，证实ATP10B缺失导致人类多巴胺能神经元凋亡增加。

这项研究首次在活体水平证实ATP10B通过维持溶酶体脂质转运稳态来保护多巴胺能神经元。特别值得注意的是：1)两种KD载体(miR7>miR5)的表型梯度与Atp10b mRNA敲降效率正相关；2)溶酶体异常表现为"数量减少-体积代偿性增大"的典型病理特征；3)人iPSC模型重现了大鼠模型的神经元特异性损伤模式，强化了临床相关性。这些发现不仅为PD的基因-环境交互作用提供了新解释（ATP10B缺失可能放大环境毒素如鱼藤酮的溶酶体损伤），也为开发靶向溶酶体脂质代谢的治疗策略奠定了理论基础。研究同时提示，ATP10B与GBA（已知最强PD风险基因）可能通过共同底物GlcCer产生协同致病效应，这将成为未来研究的重要方向。