长期氟哌啶醇暴露通过Notch1信号通路损害人干细胞来源脑类器官的神经发育

本研究针对长期使用抗精神病药物氟哌啶醇导致脑容量减少的临床问题，通过建立人诱导多能干细胞(iPSC)来源的3D脑类器官模型，首次揭示氟哌啶醇通过抑制Notch1信号通路损害神经发育的分子机制。研究发现氟哌啶醇可剂量依赖性减小脑类器官体积并减少心室区(VZ)厚度，而丙酸钠和丙戊酸(VPA)能部分逆转这种损伤。该研究为理解抗精神病药物的神经发育毒性提供了新视角，并为开发新型安全性评估方法奠定基础。

　　

在精神分裂症治疗领域，氟哌啶醇作为典型抗精神病药物已使用数十年，但其长期使用导致的脑容量减少现象一直困扰着临床医生和研究人员。动物实验和临床观察都证实了这一现象，然而背后的分子机制却如同一个未解之谜。与此同时，传统的发育神经毒性(DNT)评估主要依赖动物实验，不仅耗时耗力，还存在种属差异等局限性。这些问题的存在，促使科学家们寻找更精准的研究模型和评估方法。

韩国毒性研究所研发中心与成均馆大学医学院的研究团队另辟蹊径，利用人诱导多能干细胞(iPSC)构建的3D脑类器官模型，深入探究了氟哌啶醇影响神经发育的分子机制。他们发现Notch1信号通路在这一过程中扮演关键角色，相关研究成果发表在《Scientific Reports》上。

研究人员采用的主要技术方法包括：1)人iPSC分化为神经前体细胞(NPCs)并构建3D脑类器官；2)长期(42天)药物处理模拟临床用药情况；3)免疫荧光染色分析不同神经细胞标志物(SOX2、TBR2、CTIP2等)；4)Western blot检测Notch1蛋白表达；5)使用丙酸钠和丙戊酸(VPA)进行干预实验。

研究结果部分：
"Generation and characterization of brain organoids"显示，研究人员成功建立了具有多层结构的脑类器官模型，包含SOX2+的神经前体细胞(标记心室区)、TBR2+的中间前体细胞(标记脑室下区)和CTIP2+的成熟神经元(标记皮质板)，并证实其具有前脑特征(表达FOXG1和EMX1，不表达NKX2.1)。

"Chronic exposure of haloperidol on brain organoids"发现，长期氟哌啶醇暴露可剂量依赖性减小脑类器官体积，并显著降低心室区和神经元层的厚度。值得注意的是，这种效应并非由细胞凋亡引起，因为cleaved-caspase-3阳性细胞比例未见显著变化。

"Role of Notch1 signaling in brain organoid neurodevelopment"通过Western blot分析揭示，氟哌啶醇处理显著降低了Notch1蛋白水平，而丙酸钠能逆转这种下降。单独使用Notch1激活剂VPA处理可增加脑类器官中Notch1表达，虽然整体尺寸减小，但心室区厚度显著增加。

"Interaction between haloperidol and valproic acid in brain organoids"表明，VPA与氟哌啶醇联合处理可部分恢复Notch1表达水平和脑类器官尺寸。特别是3μM氟哌啶醇与300μM VPA联合处理组，其脑类器官大小和心室区厚度都较单独氟哌啶醇处理组有明显改善。

讨论部分指出，这项研究首次在人类细胞来源的3D脑类器官模型中证实，长期氟哌啶醇暴露通过抑制Notch1信号通路损害神经发育。Notch1信号在维持神经前体细胞自我更新和分化平衡中起关键作用，其抑制可能导致神经前体细胞池减少，进而影响整体脑发育。研究还发现，临床常用的情绪稳定剂VPA可能通过激活Notch1信号部分抵消氟哌啶醇的神经发育毒性，这为优化抗精神病药物治疗方案提供了新思路。

该研究的创新点在于：1)首次在人类细胞来源的3D脑类器官模型中研究氟哌啶醇的长期神经发育效应；2)阐明Notch1信号通路在氟哌啶醇毒性中的作用机制；3)提出丙酸钠和VPA作为潜在的保护剂；4)为建立基于人类细胞的发育神经毒性评估新方法提供了范例。这些发现不仅对抗精神病药物的安全使用具有重要指导意义，也为建立更可靠的神经发育毒性评估体系奠定了基础。