α-突触核蛋白原纤维超声处理优化：尺寸与β-折叠结构的平衡决定帕金森病模型播种活性

本研究针对帕金森病(PD)模型中α-突触核蛋白原纤维(PFFs)播种活性不稳定的问题，通过系统分析超声处理对PFFs尺寸和β-折叠结构的影响，发现30分钟高强度超声可产生极短纤维（中位长度22 nm）并显著提升播种活性，而过度超声（≥60分钟）会破坏β-折叠结构导致活性下降。该研究为建立可重复的PD病理传播模型提供了关键参数优化方案，发表于《npj Parkinson's Disease》。

　　

帕金森病的病理进展与α-突触核蛋白(a-syn)的错误折叠和传播密切相关，这种类似朊病毒的传播特性为疾病建模带来了希望，但也带来了巨大挑战。虽然预形成原纤维(PFFs)被广泛用于模拟病理传播，但实验室间结果差异大、重复性差的问题长期困扰着研究者。问题的核心在于缺乏标准化的PFFs制备流程——特别是超声处理这一关键步骤，既需要充分破碎原纤维以增加"播种"活性位点，又要避免过度破坏维持活性的β-折叠结构。这种微妙的平衡该如何把握？来自京都大学等机构的研究团队在《npj Parkinson's Disease》发表的研究给出了答案。

研究人员采用高强度聚焦超声仪与传统水浴超声仪对比，通过透射电镜(TEM)定量分析不同处理时间（1-120分钟）下PFFs的形态变化，结合傅里叶变换红外光谱(FTIR)解析二级结构变化，并利用原代神经元培养和小鼠嗅球/胃部注射模型系统评估体外/体内播种活性。实验同时监测硫黄素T(ThT)荧光信号和单体释放动态，全面揭示超声处理对PFFs结构与功能的影响机制。

高强度超声仪产生更短的原纤维

电镜分析显示，5分钟高强度超声(S5)产生的原纤维中位长度（约50 nm）显著短于传统水浴超声(C5)的150 nm。延长超声至30分钟(S30)可获得极短原纤维（22 nm），但继续延长至60/120分钟不再进一步缩短尺寸。

尺寸-活性关系的"黄金分割点"

在原代神经元模型中，S30处理组诱导的磷酸化α-syn(p-α-syn)病理面积是未超声组的3倍，而S60组活性急剧下降。小鼠嗅球接种实验同样显示S30组在前嗅核、梨状皮层和海马的病理传播最显著。胃部注射实验进一步证实S5的传播效率显著高于弱超声处理组(W5)。

结构决定活性的分子机制

FTIR差谱分析揭示：30分钟内超声通过破坏1620 cm^-1处的聚集链氢键，同时增加1630 cm^-1处β-折叠信号（新增约10%），表明产生了具有活性末端的新纤维。而超过60分钟的超声导致β-折叠向非结构化（1640-1700 cm^-1）转化，伴随大量无ThT活性的单体释放。

技术方法精要

研究采用大肠杆菌表达系统制备重组a-syn单体，37°C震荡培养获得PFFs；使用Covaris S220高强度聚焦超声仪（峰值功率100W）与传统水浴超声对比；通过超速离心结合100kD超滤膜分离不同组分；采用8μm石蜡切片进行全脑病理分析；所有动物实验均使用2月龄C57BL/6J雄性小鼠。

这项研究首次明确了超声处理中尺寸减小与结构完整性的动态平衡关系：30分钟高强度超声既能最大化暴露活性末端，又能维持β-折叠结构完整性，是建立PD传播模型的"黄金标准"。该发现不仅解决了实验室间PFFs活性差异大的问题，更为探索病理传播的分子机制提供了可靠工具。特别值得注意的是，过度超声（>30分钟）产生的超短原纤维（<20 nm）可能在体内被胶质系统快速清除，这为解释临床病理发展的选择性提供了新视角。研究建立的标准化方案将显著提升帕金森病动物模型的可重复性，加速疾病修饰疗法的开发进程。