牛磺鹅去氧胆酸通过TGR5/cGAS/STING信号通路抑制铁死亡减轻MPP+/MPTP诱导的体内外神经毒性

《IBRO Neuroscience Reports》：Taurochenodeoxycholic acid alleviates MPP+/MPTP-induced neurotoxicity in vitro and in vivo by suppressing ferroptosis via TGR5/cGAS/STING signaling pathway

　　

帕金森病（Parkinson's disease, PD）的特征是黑质中多巴胺能神经元的进行性丧失，其中铁死亡（ferroptosis）已成为关键的致病机制。最近的证据表明，STING激活可通过自噬降解GPX4诱导神经元铁死亡。牛磺鹅去氧胆酸（Taurochenodeoxycholic acid, TCDCA）是一种天然胆汁酸，已通过激活Takeda G蛋白偶联受体5（TGR5）显示出神经保护特性。然而，TCDCA是否通过调节cGAS-STING-铁死亡轴改善PD尚未被探索。研究人员研究了TCDCA处理对接受1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）给药的雄性小鼠黑质以及MPP⁺处理的SH-SY5Y细胞中运动功能、多巴胺能神经元存活、氧化应激标志物、铁死亡相关蛋白（GPX4, SLC7A11, ACSL4）和cGAS-STING信号成分的影响。行为评估表明，TCDCA在旷场实验和爬杆实验中显著改善了运动功能障碍。TCDCA处理显著增加了酪氨酸羟化酶阳性神经元，并减少了氧化应激标志物包括丙二醛和亚铁离子水平，同时恢复了黑质中超氧化物歧化酶活性和谷胱甘肽含量。结果显示，TCDCA在体内外PD模型中上调了TGR5表达，并同时抑制了cGAS和STING激活。重要的是，TCDCA处理显著增强了抗铁死亡蛋白GPX4和SLC7A11的表达，同时减少了促铁死亡蛋白ACSL4。这些神经保护作用与TGR5上调和cGAS-STING通路抑制相关。研究人员的研究结果表明，TCDCA通过TGR5激活抑制cGAS-STING介导的铁死亡来减轻PD相关的神经退行性变，提示TCDCA有望成为治疗PD的候选药物。

**研究背景与目的**：帕金森病（Parkinson's disease, PD）是全球第二常见的神经退行性疾病，65岁以上人群患病率超过2%，随着人口老龄化发病率持续上升。其病理特征为黑质致密部多巴胺能神经元进行性退化及α-突触核蛋白聚集体（路易小体）形成，导致纹状体多巴胺耗竭，引发静止性震颤、运动迟缓、强直和姿势不稳等核心运动症状。目前金标准药物左旋多巴（L-DOPA）虽能缓解症状，但长期使用会导致异动症、“开-关”现象等运动并发症，且疗效随时间下降，无法阻止或逆转神经退行过程。因此，亟需开发能保护多巴胺能神经元并针对多种病理机制的新型治疗药物。越来越多的证据表明，神经炎症和铁死亡（ferroptosis）在PD发病中起关键作用。线粒体功能障碍导致线粒体DNA（mitochondrial DNA, mtDNA）释放至胞质，被环状GMP-AMP合酶（cyclic GMP-AMP synthase, cGAS）识别，催化合成环状GMP-AMP（cyclic GMP-AMP, cGAMP），进而激活干扰素基因刺激因子（stimulator of interferon genes, STING），触发I型干扰素和促炎细胞因子产生，加剧神经炎症。近期研究揭示，STING激活可通过自噬降解谷胱甘肽过氧化物酶4（glutathione peroxidase 4, GPX4）直接诱导神经元铁死亡。黑质因其高铁含量、高多不饱和脂肪酸水平和代谢需求，尤其易受铁死亡影响。牛磺鹅去氧胆酸（Taurochenodeoxycholic acid, TCDCA）是一种牛磺酸结合型胆汁酸，通过激活Takeda G蛋白偶联受体5（Takeda G protein-coupled receptor 5, TGR5）在多种疾病模型中显示抗炎、抗氧化和细胞保护作用，但TCDCA是否通过调控cGAS-STING-铁死亡轴改善PD尚不清楚。本研究旨在探讨TCDCA在1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）诱导的PD小鼠模型和MPP⁺处理的SH-SY5Y细胞模型中的神经保护作用及其机制。

**研究结论与意义**：研究人员发现TCDCA通过激活TGR5、抑制cGAS-STING通路、进而抑制铁死亡，显著改善MPTP诱导的PD小鼠的运动功能障碍，保护黑质和纹状体的多巴胺能神经元，减轻氧化应激。这些结果表明TCDCA是一种有前景的疾病修饰治疗候选药物，其多靶点机制为PD治疗提供了新策略。该论文发表在《IBRO Neuroscience Reports》。

**主要关键技术方法**：研究采用MPTP腹腔注射（30 mg/kg，连续5天）建立雄性C57BL/6小鼠（8-10周龄）PD模型，以SH-SY5Y人神经母细胞瘤细胞（来源：河南省科学院天然产物重点实验室）建立MPP⁺（0.5 mM，24 h）损伤模型。通过旷场实验和爬杆实验评估运动功能；免疫荧光染色检测酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）阳性神经元和GPX4表达；Western blot检测TH、铁死亡相关蛋白（GPX4、SLC7A11、ACSL4）及cGAS-STING通路蛋白（cGAS、STING、TGR5）表达；生化试剂盒测定氧化应激指标（MDA、SOD、GSH、Fe²⁺）；CCK-8法检测细胞活力；DCFH-DA探针检测活性氧（reactive oxygen species, ROS）。

**研究结果**：
**3.1 TCDCA改善MPTP诱导PD小鼠的运动功能障碍**：通过旷场实验和爬杆实验发现，TCDCA（100和200 mg/kg）显著增加MPTP小鼠的自主活动距离（P<0.05, P<0.01）并缩短爬杆时间（P<0.05），改善运动协调性，效果与L-DOPA相当。
**3.2 TCDCA保护PD小鼠黑质和纹状体的多巴胺能神经元**：免疫荧光染色和Western blot显示，TCDCA（100和200 mg/kg）显著增加TH阳性神经元数量和TH蛋白表达（P<0.05, P<0.01, P<0.001），表明其保护多巴胺能神经元免受MPTP诱导的变性。
**3.3 TCDCA减轻PD小鼠脑组织的氧化应激**：生化检测显示，TCDCA（50-200 mg/kg）显著降低MDA水平（P<0.01），（200 mg/kg）恢复SOD活性（P<0.05），（100和200 mg/kg）升高GSH含量（P<0.05, P<0.01），（200 mg/kg）减少Fe²⁺积累（P<0.05），提示其抗氧化作用。
**3.4 TCDCA抑制PD小鼠的铁死亡并调控cGAS-STING信号通路**：免疫荧光和Western blot显示，TCDCA（100和200 mg/kg）恢复GPX4和SLC7A11表达（P<0.01），降低ACSL4水平（P<0.05, P<0.01）；同时上调TGR5（P<0.05），抑制cGAS和STING（P<0.05, P<0.01），表明其通过TGR5抑制cGAS-STING介导的铁死亡。
**3.5 TCDCA保护SH-SY5Y细胞抵抗MPP⁺诱导的细胞毒性和氧化应激**：细胞活力检测表明TCDCA（100和200 μM）显著提高MPP⁺损伤的细胞存活率（P<0.05, P<0.01）；同时剂量依赖性地降低ROS、MDA和Fe²⁺水平，升高GSH和SOD水平（P<0.05, P<0.01, P<0.001）。
**3.6 TCDCA抑制MPP⁺处理SH-SY5Y细胞的铁死亡和cGAS-STING信号激活**：Western blot显示TCDCA剂量依赖地恢复GPX4和SLC7A11表达，降低ACSL4水平（P<0.05, P<0.01）；上调TGR5，抑制cGAS和STING（P<0.05, P<0.01, P<0.001），与体内结果一致。

**讨论总结与结论翻译**：讨论部分指出，TCDCA通过激活TGR5抑制cGAS-STING信号通路，进而阻止STING介导的GPX4自噬降解，最终抑制多巴胺能神经元铁死亡。TCDCA在运动中改善和神经元保护方面与L-DOPA相当，但通过不同机制发挥作用，可能提供疾病修饰效果。研究还讨论了TCDCA的脑生物利用度（灌胃给药后在黑质产生可测量的剂量依赖性蛋白表达变化和行为改善）以及与其他胆汁酸受体（如FXR）的可能贡献。结论部分翻译如下：总之，本研究通过证明TCDCA抑制TGR5-cGAS-STING介导的铁死亡，将其确立为一种有前景的PD疾病修饰治疗候选药物。这种多靶点机制导致运动功能改善、多巴胺能神经元保护和氧化应激减轻。需要未来研究充分阐明所涉及的分子机制，在更多PD模型中验证疗效，优化治疗方案，并在临床试验中评估安全性和有效性。