《Biochemical and Biophysical Research Communications》：Bilateral intranigral α-synuclein seeding in A53T transgenic mice drives early Parkinsonism and concurrent gut dysbiosis
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梁英能|高慧文|陈飞帆|孙健|孙光强|王子桐|李亚楠|刘洪春|耿美玉|李静|张宇中国海洋大学医药学院海洋药物重点实验室，中国青岛266003摘要杂合A53T α-突触核蛋白转基因小鼠（M83品系）通常会表现出晚发性帕金森病症状。本研究通过双侧黑质内注射α-突触核蛋白预形成纤维来建
梁英能|高慧文|陈飞帆|孙健|孙光强|王子桐|李亚楠|刘洪春|耿美玉|李静|张宇
中国海洋大学医药学院海洋药物重点实验室，中国青岛266003
摘要
杂合A53T α-突触核蛋白转基因小鼠（M83品系）通常会表现出晚发性帕金森病症状。本研究通过双侧黑质内注射α-突触核蛋白预形成纤维来建立加速型帕金森病模型，以此分析中枢及外周的病理变化。3个月大的杂合A53T小鼠被分别注射α-突触核蛋白预形成纤维或生理盐水到黑质中，每月评估一次运动功能。在运动功能出现缺陷后，采集黑质样本进行免疫组化分析，采集结肠样本进行H&E染色、转录组分析及Western blot检测，同时通过宏基因组测序分析肠道微生物群组成。注射三个月后，接受α-突触核蛋白预形成纤维处理的小鼠出现明显的运动功能缺陷、多巴胺能神经元丢失以及黑质中α-突触核蛋白聚集现象，且不同性别之间无差异。在外周方面，这些小鼠的结肠中α-突触核蛋白含量增加，肠道蠕动功能受损，Occludin表达降低表明肠道屏障功能存在损伤，同时伴有结肠炎症。宏基因组分析显示肠道菌群失衡，表现为*Bacillota/Bacteroidota*比例异常、乳酸杆菌数量减少，以及与炎症相关的微生物种类增多。在A53T小鼠中双侧黑质内注射α-突触核蛋白预形成纤维能够成功引发早发性、进行性帕金森病表型，包括运动功能障碍和黑质-纹状体神经退行性变。更重要的是，该模型还再现了包括胃肠道功能障碍和微生物群失衡在内的关键外周病变表现。这些发现为“脑-肠”病理轴理论提供了有力证据，即中枢的α-突触核蛋白病变会引发远端肠道的异常变化。这一优化后的模型为研究多系统帕金森病的进展机制以及脑-肠之间的双向通讯机制提供了重要研究平台。
引言
帕金森病是全球第二常见的神经退行性疾病[1]。尽管α-突触核蛋白聚集已被认为是帕金森病的特征性表现，但导致这种神经退行的确切分子机制仍不明确[2]、[3]。脑-肠轴假说认为，肠道微生物群失衡会通过代谢中间产物引发肠道内的α-突触核蛋白聚集，随后这些聚集物通过迷走神经逆向传输至中枢神经系统[4]、[5]。与此同时，其他研究则指出，线粒体功能障碍、氧化应激以及小胶质细胞介导的慢性神经炎症等多种因素共同作用会导致神经元死亡[6]、[7]。尽管已有大量研究，但帕金森病的确切发病机制依然难以阐明。目前的临床干预措施，如左旋多巴、多巴胺受体激动剂以及深部脑刺激，虽然能够有效缓解运动症状，但却无法阻止或逆转潜在的神经退行性病变进程[8]。这一转化医学上的瓶颈主要源于现有动物模型在复制人类帕金森病复杂病理特征方面的局限性。
因此，帕金森病建模策略正在从简单的黑质病变模型转向更精准地模拟“脑优先”和“身体优先”的病理起源模型[9]。传统的神经毒素模型（如6-OHDA、MPTP）和农药模型（如罗丹宁）能够快速引发黑质-纹状体损伤和运动功能障碍；然而，这些模型缺乏α-突触核蛋白聚集及其典型的进行性扩散特征[10]。相反，基因模型（如*SNCA*、*LRRK2*或*PINK1*转基因小鼠）则通过模拟由突变引发的生化异常，如线粒体清除功能受损和突触功能缺陷，有助于揭示疾病的分子基础。不过，这类模型的主要缺点是表现出的表型较为轻微，往往无法再现患者身上出现的进行性且广泛的多巴胺能神经元丢失现象[11]、[12]、[13]。
为弥补这些不足，α-突触核蛋白预形成纤维接种模型作为一种有前景的替代方案出现。虽然源自肠道的接种模型能够成功证明物质从肠道向中枢神经系统的逆向传输，但通常需要注射后大约7个月才会出现明显的多巴胺能神经元丢失和运动功能障碍[4]、[14]。同样，纹状体注射α-突触核蛋白预形成纤维的模型一般也需要约6个月才会出现病理表现[15]、[16]。AAV介导的过表达模型也存在类似的延迟问题，通常需要大约6个月才会出现明显的表型变化[17]、[18]。因此，亟需一种既能快速发病又能具备全面病理特征的模型。
杂合A53T α-突触核蛋白转基因小鼠（M83品系）为解决这一问题提供了独特方案。与会在8个月左右自发发病的纯合小鼠不同，杂合A53T小鼠对蛋白质错误折叠及接种信号更为敏感，但不会在早期就出现自发性的疾病症状[19]、[20]、[21]。这使得它们成为通过外部接种加速疾病进展的理想实验对象。不过，此前将α-突触核蛋白预形成纤维注入这些小鼠的纹状体后，仍然需要大约6个月的延迟时间才会出现病症。我们推测，直接将α-突触核蛋白预形成纤维注入杂合A53T小鼠的黑质中，不仅能够显著加速疾病发作，还能保持其传播机制的合理性。在本研究中，我们从行为功能障碍、多巴胺能神经元丢失以及肠道微生物群失衡等多个方面系统地分析了这一优化后的模型，旨在为研究“脑-肠”病理轴机制以及评估潜在的治疗干预手段提供研究平台。
章节节选
实验动物
A53T α-突触核蛋白转基因小鼠（Tg (SNCA) 83Vle）的M83品系是从上海模式生物中心购买的。所有小鼠均饲养在无病原体环境（SPF级）中，环境温度控制在25±2°C，相对湿度保持在50%–60%之间。实验环境采用12小时光照/黑暗周期（12小时光照/12小时黑暗），光照时间从上午9点持续到晚上9点。小鼠可自由获取食物和水，每笼子的饲养密度不超过6只。所有的动物实验操作均
α-突触核蛋白预形成纤维会在A53T α-突触核蛋白转基因小鼠中引发快速的运动功能障碍、多巴胺能神经元丢失以及α-突触核蛋白聚集
携带A53T α-突触核蛋白的转基因小鼠被广泛用于帕金森病相关研究。通常情况下，纯合小鼠在8个月大左右就会开始出现帕金森病相关的病理症状，如体重下降和运动功能障碍。而杂合小鼠的发病潜伏期则要长得多，通常要到22个月后才会出现症状[19]。因此，我们在3个月大的雌性α-突触核蛋白转基因杂合小鼠的黑质中进行了双侧注射α-突触核蛋白预形成纤维的操作
讨论
我们的研究结果表明，将α-突触核蛋白预形成纤维双侧注射到A53T α-突触核蛋白转基因小鼠的黑质中，会迅速引发运动功能障碍和各种病理改变。此外，这些小鼠还存在肠道功能障碍以及肠道微生物群失衡的问题。
帕金森病是一种复杂的多因素驱动的神经退行性疾病，其发病与衰老、遗传易感因素以及环境因素等多种因素相互作用有关。A53T α-突触核蛋白M83品系的转基因小鼠主要用于
CRediT作者贡献说明
王子桐：软件使用、方法设计。 李亚楠：实验实施。 孙光强：实验实施。 李静：项目监督、资源提供。 张宇：论文撰写——审稿与编辑、论文初稿撰写、项目监督、项目管理、实验实施、资金筹集、研究构思。 刘洪春：资源提供。 耿美玉：资源提供、资金筹集。 陈飞帆：实验实施。 孙健：实验实施。 梁英能：论文撰写——初稿撰写、结果验证、软件使用、方法设计、实验实施，
资助声明
本研究得到了中国山东省重点研发计划（2025CXPT011、2024CXPT029）、山东省自然科学基金（ZR2024QH615）、山东省实验室计划（SYS202205）以及国家自然科学基金（82104140）的资助。
