程序性蛋白缺乏对TDP-43转基因小鼠模型中TDP-43病理的调控作用及机制研究

本研究针对神经退行性疾病中程序性蛋白(PGRN)与TDP-43蛋白病变的关联机制这一关键科学问题，通过构建TDP-43Q331K敲入小鼠和人类TDP-43转基因小鼠模型，系统评估了PGRN缺失对TDP-43病理特征的影响。研究发现PGRN缺陷虽加剧了TDP-43Q331K小鼠的神经炎症和髓鞘形成障碍，但未显著改变TDP-43的分布、磷酸化或聚集状态。该成果为理解FTLD和ALS等疾病的发病机制提供了重要线索，发表于《npj Dementia》。

　　

在神经退行性疾病研究领域，TDP-43蛋白病变是肌萎缩侧索硬化(ALS)和额颞叶变性(FTLD)等疾病的共同病理特征。令人困惑的是，虽然程序性蛋白(PGRN)功能缺失突变已被确认为FTLD的主要遗传因素，且与TDP-43病理密切相关，但PGRN如何调控TDP-43蛋白病变的具体机制仍不清楚。这一科学问题的解答对于开发针对性治疗策略具有重要意义。

康奈尔大学威尔研究所的研究人员Cha Yang、Tuancheng Feng和Fenghua Hu团队在《npj Dementia》发表的研究中，通过构建两种TDP-43小鼠模型——表达ALS相关TDP-43^Q331K突变的敲入小鼠和神经元过表达人类TDP-43的转基因小鼠，系统研究了PGRN缺失对TDP-43病理的影响。研究采用的主要技术包括：行为学测试评估认知和运动功能，免疫组化分析神经炎症和蛋白定位，Western blot检测蛋白表达和磷酸化水平，以及RNA测序(RNA-seq)进行全转录组分析。

PGRN缺失未加剧TDP-43^Q331K小鼠的TDP-43病理
通过免疫染色和蛋白溶解性分析发现，即使在16月龄的TDP-43^Q331K/Q331K Grn^-/-小鼠大脑皮层中，也未观察到典型的TDP-43胞质聚集或核丢失现象。Western blot结果显示PGRN缺失不影响TDP-43的总量、磷酸化状态或溶解特性。

PGRN缺陷引起免疫通路激活和髓鞘形成障碍
RNA-seq分析揭示，TDP-43^Q331K/Q331K Grn^-/-小鼠大脑中482个基因上调和182个基因下调。基因集富集分析(GSEA)显示免疫相关通路显著激活，而中枢神经系统轴突包裹、少突胶质细胞发育等髓鞘形成相关通路明显抑制。

PGRN缺陷导致轻度神经炎症和行为缺陷
免疫组化显示Grn^-/-小鼠皮层中小胶质细胞标记IBA1、CD68和星形胶质细胞标记GFAP显著增加。行为学测试发现PGRN缺失导致TDP-43^Q331K小鼠运动协调能力下降和焦虑样行为，但空间工作记忆未受影响。

人类TDP-43转基因小鼠中的验证
在过表达人类TDP-43的转基因小鼠中，PGRN缺失同样未加重TDP-43病理或运动缺陷。值得注意的是，21日龄的hTDP-43^Tg/Tg小鼠髓鞘蛋白(MBP、PLP和MAG)水平降低，但PGRN缺失未进一步加剧这一现象。

这项研究的重要发现在于，虽然PGRN缺陷会加剧TDP-43^Q331K突变引起的神经炎症和行为异常，但对TDP-43蛋白病变的核心特征影响有限。这一结果提示小鼠模型可能不完全适合研究人类FTLD-GRN中观察到的TDP-43病理机制。研究同时揭示了PGRN和TDP-43在调控髓鞘形成中的关键作用，为理解神经退行性疾病的发病机制提供了新视角。这些发现对开发针对TDP-43蛋白病变和髓鞘障碍的治疗策略具有重要指导意义。