LRRK2激酶活性增强加剧人多巴胺能神经元细胞衰老并促进α-突触核蛋白分泌的机制研究

本研究针对帕金森病(PD)中LRRK2激酶活性异常导致神经元衰老的核心问题，通过建立G2019S LRRK2突变的人诱导多巴胺能神经元(iDP-neurons)模型，结合环境毒素鱼藤酮(RTN)处理，首次揭示LRRK2通过Rab10磷酸化途径加剧细胞衰老并促进α-syn病理性分泌的分子机制。研究发现LRRK2抑制剂MLI2可显著逆转上述病理过程，为PD靶向治疗提供新策略。

　　

帕金森病作为第二大神经退行性疾病，其典型病理特征是中脑黑质多巴胺能神经元的进行性丢失，伴随α-突触核蛋白(α-syn)异常聚集。尽管已知富含亮氨酸重复激酶2(LRRK2)基因突变与遗传性PD密切相关，但环境因素与遗传变异如何协同加速神经元衰老的机制仍是未解之谜。更棘手的是，LRRK2激酶活性异常如何影响α-syn的细胞内外平衡，进而触发神经炎症级联反应，这些问题严重制约了靶向治疗的发展。

针对这些科学难题，圆光大学校神经科学研究中心的研究团队创新性地将患者来源的G2019S LRRK2突变体成纤维细胞重编程为诱导多巴胺能祖细胞(iDP)，并进一步分化为功能性神经元。通过模拟环境毒素鱼藤酮(RTN)暴露的实验条件，结合特异性LRRK2激酶抑制剂MLI2的干预，系统揭示了LRRK2在神经元衰老和α-syn病理传播中的双重作用。这项突破性研究成果发表在《Biocatalysis and Agricultural Biotechnology》上，为PD的发病机制提供了全新视角。

研究团队运用多项关键技术：采用AG02261(野生型)和ND38262(G2019S突变型)人成纤维细胞系进行神经重编程；通过Western blot检测p53/p21/Rb等衰老标志物及Rab10磷酸化水平；利用特异性ELISA定量分析细胞内和分泌型α-syn；采用原代小胶质细胞共培养系统评估神经炎症反应；结合溶酶体活性探针LysoSensor?和SA-β-gal染色定量细胞衰老程度。

3.1 RTN通过LRRK2激酶激活介导细胞衰老

实验显示RTN处理使iDP-neurons的β-半乳糖苷酶(β-gal)活性升高2.3倍，p53/p21表达显著增加，同时伴随Rb蛋白去磷酸化。值得注意的是，RTN处理组Rab10第73位苏氨酸磷酸化(pRab10^Thr73)水平增加3.1倍，而MLI2处理可完全逆转这些变化，证实LRRK2激酶活性是环境毒素诱导衰老的关键介质。

3.2 RTN介导的细胞衰老增加α-syn积累

在预先加载α-syn原纤维的神经元中，RTN处理使α-syn聚集量增加2.8倍，同时自噬标志物p62和LC3B-II/LC3B-I比值显著升高。MLI2处理不仅降低α-syn积累量40%，还恢复溶酶体酸性环境，提示LRRK2通过破坏自噬-溶酶体途径导致α-syn清除障碍。

3.3 G2019S LRRK2突变体增加细胞衰老和α-syn分泌

与野生型相比，G2019S突变神经元的pRab10^Thr73基础水平升高4.2倍，SA-β-gal阳性细胞增加3.5倍。意外发现是突变神经元内α-syn总量反而降低32%，但分泌至培养基的α-syn原纤维增加5.7倍。这些分泌的α-syn使原代小胶质细胞的TNFα和iNOS释放量分别增加4.3倍和3.9倍。

3.4 LRRK2激酶抑制减轻细胞衰老和α-syn释放

MLI2处理21天使G2019S神经元的pRab10^Thr73降低72%，SA-β-gal活性减少65%。更关键的是，α-syn分泌量下降至野生型水平，相应的小胶质细胞炎症因子释放也显著减弱，证实LRRK2激酶活性直接调控α-syn的病理分泌。

这项研究首次在人类多巴胺能神经元模型中证实：LRRK2激酶活性通过双重机制加速PD进展——既诱发细胞自主性衰老，又促进α-syn的非细胞自主性病理传播。特别值得注意的是，G2019S突变神经元表现出的"α-syn分泌亢进"现象，为解释散发性PD中α-syn的脑内扩散提供了新机制。从转化医学角度看，研究证实MLI2等LRRK2抑制剂不仅能延缓神经元衰老，还可阻断α-syn的病理分泌链，这种"一石二鸟"的治疗效应使其成为极具前景的PD修饰疗法。该发现也为理解环境-基因互作在神经退行性疾病中的作用提供了范式转移，提示未来PD治疗可能需要同时针对细胞衰老和蛋白质分泌异常设计联合治疗方案。