《Movement Disorders》：COVID-19 Amplifies Sex-Specific Dopamine and Glial Responses in a Parkinson's Disease Mouse Model
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背景：暴露于环境因素（包括病毒感染）可能增加帕金森病（PD）易感性，尤其在男性中，但COVID-19的神经退行性风险程度仍不确定。
目的：研究人员调查了严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）感染与PD易感性在性别之间的可能关联。
方法：过
背景：暴露于环境因素（包括病毒感染）可能增加帕金森病（PD）易感性，尤其在男性中，但COVID-19的神经退行性风险程度仍不确定。
目的：研究人员调查了严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）感染与PD易感性在性别之间的可能关联。
方法：过表达人血管紧张素转换酶2受体（K18-hACE2）的小鼠接受SARS-CoV-2或1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）剂量处理。随后进行双打击实验，小鼠在MPTP后11天接受中等剂量MPTP和SARS-CoV-2。感染后4天（dpi）测量纹状体病毒滴度。14 dpi后，比较雄性和雌性小鼠的纹状体多巴胺（DA）及其代谢物（3,4-二羟基苯乙酸（DOPAC）、3-甲氧基酪胺（3-MT）、高香草酸（HVA））、黑质纹状体变性和胶质细胞反应。
结果：仅在雄性中，SARS-CoV-2导致第21天进行性多巴胺代谢失调。共同暴露的雌性体重减轻少于雄性。共同暴露的雄性显示显著的黑质纹状体变性，以及强烈的黑质星形胶质细胞和小胶质细胞反应性，超过单独效应。在雌性中，MPTP和/或SARS-CoV-2对多巴胺及其代谢、变性和小胶质细胞反应性影响最小，而共同暴露与显著的黑质星形胶质细胞反应性相关。在共同暴露的雄性中，纹状体小胶质细胞显示增强的区域间距，而在雌性中，它们变得更聚集，可能是因为具有较大胞体和回缩过程的细胞富集。在雄性中，单一或双重暴露使退化的多巴胺神经元应激收缩并扩张其高尔基体，在共同暴露组中更为突出。
结论：本研究报道了COVID-19对小鼠前驱期PD的性别依赖性效应，具有差异性的胶质细胞贡献，支持基于胶质细胞和性别的医学方法。
帕金森病（Parkinson's disease, PD）是一种以黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNpc）多巴胺（dopamine, DA）神经元投射至纹状体的进行性丧失为特征的神经退行性疾病，男性发病率约为女性的1.5至2倍。环境因素（如神经毒素1-甲基-4-苯基-1,2,3,6-四氢吡啶（MPTP）和病毒感染）与衰老和遗传因素共同作用，可能增加PD风险。历史上，1918年西班牙流感大流行后出生的人群PD风险升高2至3倍，由此引发对COVID-19是否也会增加PD病例的担忧。然而，严重急性呼吸综合征冠状病毒2（SARS-CoV-2）感染后的神经退行性风险程度仍不确定，且性别差异在其中的作用尚未被充分阐明。为此，研究人员开展了本研究，旨在探讨SARS-CoV-2感染在早期PD背景下对雄性和雌性小鼠的差异性影响，并评估其是否通过胶质细胞反应加剧神经退行性变。该论文发表于《Movement Disorders》。
研究人员采用过表达人血管紧张素转换酶2受体（K18-hACE2）的小鼠模型（134只雄性、40只雌性，3月龄，购自Jackson Laboratories），首先进行剂量探索实验，以确定适当的SARS-CoV-2（加拿大祖先株含D614G刺突蛋白替代，滴度2.5×10
3 TCID
50）和MPTP（10 mg/kg）剂量。随后开展双打击实验：小鼠接受4次腹腔注射MPTP（10 mg/kg，间隔2小时），11天后经鼻内接种SARS-CoV-2（2.5×103 TCID50）或生理盐水。感染后4天（dpi）检测鼻甲、肺和脑的病毒滴度以确认感染；14 dpi对存活小鼠进行安乐死，采用高效液相色谱（HPLC）测定纹状体DA及其代谢物（3,4-二羟基苯乙酸（DOPAC）、3-甲氧基酪胺（3-MT）、高香草酸（HVA）），并通过免疫荧光和免疫电镜分析黑质纹状体DA神经元丢失、星形胶质细胞（GFAP）和小胶质细胞（Iba1）的反应性及超微结构变化。
研究结果按以下小标题展开：
1. **剂量探索实验提示SARS-CoV-2进行性改变多巴胺代谢**：雄性K18-hACE2小鼠接受2.5×103 TCID50 SARS-CoV-2后，第21天纹状体DA、DOPAC和3-MT显著降低，而HVA不变，表明DA代谢出现进行性失调。中等剂量MPTP（10 mg/kg）导致DA及其代谢物剂量依赖性下降，并持续至第23天。
2. **低剂量MPTP与SARS-CoV-2的关系非双向，且SARS-CoV-2加重MPTP相关的多巴胺失调呈男性偏向**：在双打击实验中，雄性共同暴露小鼠（MPTP+SARS-CoV-2）的DA含量低于单独MPTP组，而雌性无此变化。MPTP增加雄性DA转化率（DOPAC/DA、3-MT/DA、HVA/DA），但SARS-CoV-2使雄性DOPAC/DA比恢复正常，提示病毒损害了代偿机制。雌性在MPTP后仅3-MT/DA升高，且所有转化率低于雄性。此外，MPTP背景不影响两性COVID-19死亡率，但雄性死亡持续至11 dpi，而雌性死亡集中于3 dpi内。
3. **SARS-CoV-2引发男性偏向的DA神经元丢失和胶质细胞反应性，并通过加性效应加重MPTP毒素背景下的病理**：三因素方差分析显示，MPTP、SARS-CoV-2和性别独立影响SNpc中酪氨酸羟化酶（TH）阳性神经元计数、GFAP强度和Iba1密度等指标。雄性SARS-CoV-2小鼠（无论有无MPTP）TH阳性神经元减少，而雌性无显著变化。雄性MPTP+SARS-CoV-2小鼠的GFAP和Iba1强度及密度显著高于对照组，且超过单独MPTP或SARS-CoV-2的效应，提示加性作用。雌性仅MPTP+SARS-CoV-2组出现GFAP强度升高。小胶质细胞空间分布方面，雄性共同暴露后区域间距增大，雌性则更聚集，可能由于具有较大胞体和回缩过程的细胞富集。
4. **性别特异性GFAP和Iba1反应导致雄性和雌性小鼠纹状体终末变性差异**：在纹状体，雄性MPTP+SARS-CoV-2小鼠TH荧光强度显著降低，表明DA终末丢失，而雌性无变化。雄性GFAP强度在MPTP组升高，但SARS-CoV-2单独作用反而略低于对照。雄性Iba1密度基线高于雌性，MPTP背景消除此差异。共同暴露雄性小胶质细胞间距指数增大，雌性则无变化。形态学分析显示，雌性基线时类阿米巴小胶质细胞更多，而雄性杆状小胶质细胞更多；MPTP或SARS-CoV-2处理后，雄性类阿米巴细胞增加，雌性共同暴露后也显著向类阿米巴转化。超微结构分析表明，雄性SARS-CoV-2（无论有无MPTP）导致TH阳性神经元胞体缩小、核质比增加，且共同暴露组出现大量电子致密退化神经元，富含线粒体和显著高尔基体。微胶质细胞核质比降低，内含吞噬溶酶体包涵体，星形胶质细胞中也出现类似包涵体。血管基底膜在MPTP、SARS-CoV-2或共同暴露后均增厚。
讨论部分指出，本研究证实SARS-CoV-2可诱导胶质细胞反应性，导致DA神经变性，尤其在雄性中，即使感染消退后仍持续。由于PD常伴随衰老和合并症，SARS-CoV-2可能加速PD进展。研究结论强调，COVID-19可能引起PD相关脑区在恢复后出现进行性结构和功能萎缩，呼吁制定基于胶质细胞和性别的战略行动计划，包括定期神经检查、生物标志物研究及靶向胶质变化的性别特异性治疗。
