麦角硫因通过OCTN1依赖性机制改善帕金森病模型病理表型的神经保护作用研究

这篇研究揭示了麦角硫因（ET）在多种帕金森病（PD）模型中的神经保护机制。通过果蝇parkin缺失和LRRK2 G2019S突变模型、6-OHDA小鼠模型及人源LRRK2 G2019S诱导多能干细胞（iPSC）衍生的多巴胺能（DA）神经元实验，证实ET通过有机阳离子转运蛋白（OCTN1）依赖途径改善运动障碍、维持DA神经元存活并修复线粒体功能，为PD防治提供了新型膳食干预策略。

　　

引言

帕金森病（PD）作为第二大神经退行性疾病，以黑质致密部（SNpc）多巴胺能（DA）神经元进行性丢失为核心病理特征。尽管左旋多巴（L-Dopa）仍是临床金标准疗法，但其无法阻止神经变性进程且长期使用易引发运动并发症。近年研究发现，源自蘑菇等食物的天然组氨酸衍生物麦角硫因（Ergothioneine, ET）具有独特的抗氧化、金属螯合及抗炎特性，其血浆水平与神经退行性疾病风险呈负相关。本研究通过多物种PD模型系统评估ET的神经保护潜力。

材料与方法

实验采用四种模型体系：

1. 果蝇模型：parkin缺失突变体及神经元特异性表达人源LRRK2 G2019S的转基因果蝇，通过攀爬行为学、免疫荧光标记DA神经元（抗酪氨酸羟化酶TH抗体）及透射电镜（TEM）评估线粒体形态；

2. 小鼠模型：野生型及OCTN1敲除（OCTN1^?/?）C57BL6J小鼠，通过纹状体注射6-羟基多巴胺（6-OHDA）构建单侧损伤模型，结合阿扑吗啡诱导旋转行为及转棒测试分析运动功能；

3. 人源细胞模型：LRRK2 G2019S患者来源iPSC分化的DA神经元（iDA），经线粒体复合体I抑制剂鱼藤酮（rotenone）处理，通过MTT法检测细胞活力及神经元突触形态计量。

关键试剂包括ET（纯度>98%）、抗TH抗体（Pel-Freez）、抗DAT抗体及OCTN1抑制剂维拉帕米盐酸盐（VHCL）。统计采用GraphPad Prism 9.0进行ANOVA或t检验。

结果

3.1 ET挽救parkin缺失果蝇的PD表型

25日龄parkin缺失果蝇经1 mM ET处理后，其PPL1簇DA神经元数量显著增加（p<0.01），多巴胺水平提升26.9%（p=0.0269）。TEM显示ET组线粒体肿胀减少，平均面积增大（p<0.0001），ATP产量较未处理组提高2.3倍，但攀爬能力仅轻微改善，提示ET对全身性线粒体功能障碍的挽救存在组织特异性。

3.2 ET逆转LRRK2 G2019S果蝇的运动缺陷

50日龄LRRK2 G2019S果蝇经ET干预后，攀爬成功率从38%提升至65%（p<0.01），DA神经元数量恢复至对照组的89%（p<0.001）。高效液相色谱（HPLC）检测显示多巴胺含量增加1.8倍（p=0.0007），证实ET对常染色体显性突变相关PD同样有效。

3.3 ET通过OCTN1依赖途径保护6-OHDA小鼠

ET预处理（70 mg/kg/天）使6-OHDA小鼠旋转次数减少72%（第3周p<0.0001），转棒潜伏期延长3.1倍（p<0.0001）。免疫组化显示SNpc区TH⁺神经元保留率达81%，而OCTN1^?/?小鼠完全丧失ET保护效应（p<0.01），证实ET需依赖转运体进入脑组织发挥作用。

3.4 ET增强人源iDA神经元抗压能力

在100 nM鱼藤酮刺激下，2 mM ET处理使LRRK2 G2019S iDA神经元存活率从54%升至82%（p<0.001），神经突分支数量增加2.4倍（p<0.0001）。加入VHCL后保护作用消失，再次验证OCTN1的关键介导角色。

讨论

ET的神经保护机制可能涉及：

1. 线粒体维稳：直接定位于线粒体（Fong et al. 2024），缓解复合体I抑制导致的氧化应激；

2. 抗氧化网络激活：上调核因子E2相关因子2（NRF2）、超氧化物歧化酶（SOD）等抗氧化酶；

3. 炎症调控：降低小胶质细胞标志物Iba-1及肿瘤坏死因子α（TNFα）表达。

值得注意的是，PD患者血浆ET水平较健康对照低30%（Hatano et al. 2016），提示ET补充或可作为预防策略。欧洲食品安全局（EFSA）已将其列为"公认安全"（GRAS）物质，为其临床转化奠定基础。

结论

本研究首次在跨物种PD模型中系统证实ET通过OCTN1依赖性机制发挥神经保护作用，其多靶点特性为开发PD的疾病修饰疗法提供了新思路。未来需进一步探索ET在人体内的最佳给药方案及长期效应。