纹状体小RNA重塑在MPTP诱导的帕金森病中凸显线粒体tsRNAs的协同下调

《Frontiers in Aging Neuroscience》：Striatal small RNA remodeling in MPTP-induced Parkinson’s disease highlights coordinated downregulation of mitochondrial tsRNAs

　　

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）以进行性黑质纹状体变性为特征，然而富含修饰的小RNA在PD病理中的贡献仍不清楚。在本研究中，研究人员使用PANDORA-seq描绘了亚急性MPTP诱导的PD小鼠模型中纹状体小RNA景观。经MPTP处理的小鼠表现出显著的运动缺陷，同时纹状体酪氨酸羟化酶（tyrosine hydroxylase, TH）和多巴胺转运体（dopamine transporter, DAT）表达降低，证实模型建立成功。小RNA分析显示，转移RNA衍生的小RNA（tRNA-derived small RNAs, tsRNAs）和核糖体RNA衍生的小RNA（rRNA-derived small RNAs, rsRNAs）而非微RNA（microRNAs, miRNAs）主导了纹状体小RNA转录组。在失调的小RNA类别中，线粒体tsRNAs（mitochondrial tsRNAs, mt-tsRNAs）表现出最显著且协调的下调。生物信息学分析提示，差异表达的mt-tsRNAs的预测靶点富集于突触组织、突触前功能、膜接触位点和脂质相关通路。在SH-SY5Y细胞中，转染mt-tsRNA模拟物部分逆转了MPP⁺诱导的活性氧（reactive oxygen species, ROS）增加，并恢复线粒体膜电位。这些发现提供了PD纹状体的修饰感知小RNA景观，并确定mt-tsRNA下调是MPTP诱导的帕金森综合征的一个显著特征。

帕金森病（Parkinson’s disease, PD）是一种常见的进行性神经退行性疾病，以黑质致密部（SNc）多巴胺能神经元进行性丢失为病理特征，导致纹状体多巴胺耗竭和典型运动症状。其发病机制涉及α-突触核蛋白聚集、线粒体功能障碍、溶酶体/自噬损伤和神经炎症等相互关联的途径，但疾病发生和进展的精确分子基础仍未完全阐明。环境神经毒素MPTP因其高亲脂性可穿过血脑屏障，其活性代谢物MPP⁺通过抑制线粒体复合物I（MCI）造成氧化应激和神经元死亡，是广泛使用的PD动物模型诱导剂。小非编码RNA（sncRNAs）通过转录后调控参与多种生物过程，并已被证明与神经退行性疾病相关。然而，传统小RNA测序技术因无法有效检测携带末端化学修饰或内部碱基修饰的RNA，导致tRNA衍生的小RNA（tsRNAs）和rRNA衍生的小RNA（rsRNAs）等亚类被严重低估。本研究采用PANDORA-seq技术，系统描绘了亚急性MPTP诱导PD小鼠模型纹状体中小RNA景观，旨在揭示疾病相关的小RNA调控网络。该研究成果发表在《Frontiers in Aging Neuroscience》。

研究人员使用8周龄雄性C57BL/6J小鼠，随机分为对照组和MPTP组（每组8只），连续10天腹腔注射MPTP（25 mg/kg）建立亚急性PD模型，对照组给予等量生理盐水。通过开放场实验、爬杆实验和悬线实验评估运动功能；利用酪氨酸羟化酶（TH）免疫组化染色和蛋白质印迹检测黑质纹状体多巴胺能标志物表达。分离纹状体总RNA，经尿素-PAGE富集15–50 nt小RNA后进行PANDORA-seq文库制备和Illumina测序，使用SPORTS 1.1进行注释，edgeR进行差异表达分析。对差异mt-tsRNAs（15–25 nt）采用miRDB预测靶基因，并进行GO富集分析。体外实验中，以MPP⁺处理人神经母细胞瘤SH-SY5Y细胞建立损伤模型，转染mt-tsRNA mimics，通过CCK-8、DCFH-DA荧光探针和JC-1染色评估细胞活力和线粒体功能。

亚急性MPTP诱导PD小鼠模型的建立与验证：MPTP组小鼠逐渐出现短暂震颤、后肢僵硬、脊柱后凸和自发性活动减少。行为学测试显示，MPTP组小鼠开放场总移动距离和平均速度显著降低，爬杆时间显著延长，悬线时间显著缩短，表明运动功能障碍。TH免疫组化显示黑质TH阳性纤维减少，平均光密度下降；Western blot显示纹状体TH和多巴胺转运体（DAT）蛋白水平均显著降低，证明模型构建成功。