STM：路易体痴呆/帕金森病小鼠模型中抑制p38α MAPK可修复神经元p38γ MAPK并改善突触变性

路易体病（Lewy body diseases，LBDs）包括路易体痴呆（DLB）、原发性帕金森病（PD）和PD痴呆等类型。p38丝裂原活化蛋白激酶（MAPKs）的改变在DLB和PD的发病机制中起着重要作用，p38α MAPK抑制剂目前已用于阿尔茨海默病（AD）的临床试验。

然而，p38α MAPK抑制剂对于路易体病的治疗作用及机制仍未确定。近日，美国国家卫生研究院国家老龄研究所Eliezer Masliah团队在Science Translational Medicine上发表了题为“Inhibition of p38α MAPK restores neuronal p38γ MAPK and ameliorates synaptic degeneration in a mouse model of DLB/PD”的文章，作者通过小鼠模型测试了p38α抑制剂SKF-86002是否可以改善路易体病。

SKF-86002在α-syn转基因小鼠中穿过血脑屏障并降低p38活性

研究者使用SKF-86002（以下简称SKF）作为工具化合物，用来验证p38抑制剂减轻神经炎症可能通过逆转p38γ的错误定位来改善DLB/PD模型中突触退行性变的假设。C57BL6小鼠通过腹膜内注射给予SKF（20 mg/kg），结果发现SKF在腹膜内给药后具有良好的全身吸收，血浆半衰期约为2.4小时，脑暴露量约为血浆暴露量的40%，表明SKF具有良好的脑摄取能力和有效穿越血脑屏障的能力。

接下来，研究者使用SKF（20 mg/kg）每周5天，持续12周，治疗同窝出生的人类α-syn过表达转基因小鼠（α-syn tg）和非转基因（非tg）小鼠，并将磷酸化ATF2作为p38激酶活性的标志，比较磷酸化ATF2和总ATF2在非tg和αsyn-tg小鼠大脑中的表达。结果显示，ATF2在非tg和α-syn-tg小鼠大脑中的表达没有因基因型和治疗而改变。然而，在用SKF处理的α-syn-tg小鼠中，磷酸化的Atf2/总Atf2比率降低（图1）。因此，SKF在α-syn转基因小鼠中可穿过血脑屏障并降低p38活性。

图1

SKF对p38的抑制可以减轻α-syn tg小鼠的细胞因子介导的神经炎症

与非tg小鼠相比，α-syn tg的新皮层、海马和纹状体细胞中p38α阳性细胞的百分比显著增加，而SKF治疗逆转了这种增加，同时显著减少了α-syn tg小鼠新皮层和海马的星形胶质细胞和小胶质细胞增生。为通过独立方法进一步确定SKF对炎症的影响，研究者通过PCR测定促炎细胞因子和趋化因子的浓度。结果显示，与非tg小鼠相比，α-syn-tg小鼠大脑中Tnf、Il-6、Il-13、Cxcl1和Ccl2的表达显著增加，并且SKF处理降低了除Tnf和Cxcl1外的炎症因子的表达。免疫荧光分析显示，在Iba-1阳性小胶质细胞中，αSCM处理使Il-6增加，SKF预处理使其减少（图2）。

图2

抑制p38α恢复了神经元p38γ的正确定位，并改善了α-syn tg小鼠的神经组织病理学

接下来，作者评估了p38α的抑制是否影响p38γ在神经元中的定位。在载体和SKF处理的非tg小鼠中，p38γ以点状方式广泛分布在神经纤毛中，但p38γ在α-syn tg小鼠的神经元细胞体中形成路易体（LB）样内含物。与非tg小鼠相比，α-syn-tg小鼠大脑中位于神经纤毛的p38γ显著减少，而p38γ阳性细胞的百分比增加（图3）。SKF的给药使大部分p38γ恢复到神经纤毛，同时α-syn tg小鼠的神经元核周p38γ积累减少，并使α-syn tg小鼠的颗粒部分中的p38γ恢复（图4）。

图3

图4

给予SKF可以改善α-syn tg小鼠的神经变性和行为缺陷

接下来，研究者探索了p38α的抑制是否影响α-syn tg小鼠的神经退行性变和行为缺陷。与非tg小鼠相比，α-syn tg的新皮质、海马CA3和纹状体深层的NeuN阳性神经元数量减少了约40%，而SKF治疗显著改善了α-syn-tg小鼠的新皮层、海马中神经元细胞的损失，并且也在一定程度上改善了纹状体中的神经元细胞损失（图5）。

图5

随后，研究者分析了给予SKF是否可以挽救α-syn tg小鼠的行为缺陷。与非tg小鼠相比，α-syn tg小鼠表现出运动学习和协调障碍。SKF治疗显示出改善α-syn-tg小鼠运动行为缺陷的趋势，而非tg小鼠不受治疗的影响（图6）。不过在野外试验中，与非tg小鼠相比，载体处理的α-syn tg小鼠表现出增加的活性，而SKF并没有挽救这种活性。

图6

SKF可以改善患者源性神经元中p38γ和α-syn的错误定位

研究者分别用突触素（突触前末端标记物）和Map2（树突标记物）免疫标记iNeurons。1小时孵育后，突触素免疫反应性在基线时没有差异，但在低剂量和高剂量SKF治疗后，对照iNeurons和A53T iNeurons的免疫反应性都有所增加。与用低剂量和高剂量SKF孵育18小时的对照iNeurons相比：A53T iNeurons中突触素免疫反应性降低。在用SKF低剂量和高剂量治疗后，A53T iNeurons中降低的Map2免疫反应性恢复（图7）。

图7

本研究表明，在DLB/PD的α-syn-tg小鼠模型中，p38α抑制剂SKF可以减轻神经炎症，挽救p38γ和α-syn在细胞质中的异常共定位，并促进p38γ向突触前终末的正常再分配，使得突触和神经元的变性、DLB/PD小鼠的运动学习和认知缺陷均得到不同程度的改善。p38抑制剂的抗炎作用促进了突触的改善（包括p38γ向突触的重新分布），为p38α（介导神经炎症）和p38γ（介导突触功能）之间在DLB/PD发病中机制联系提供了依据。靶向p38α药物的抗炎作用和通过p38γ改善突触病理之间的这种交互作用为DLB/PD中靶向该信号通路治疗提供了理论依据。

参考文献：

Iba, M., Kim, C., Kwon, S., Szabo, M., Horan-Portelance, L., Peer, C. J., Figg, W. D., Reed, X., Ding, J., Lee, S. J., Rissman, R. A., Cookson, M. R., Overk, C., Wrasidlo, W., & Masliah, E. (2023). Inhibition of p38α MAPK restores neuronal p38γ MAPK and ameliorates synaptic degeneration in a mouse model of DLB/PD. Science translational medicine, 15(695), eabq6089. https://doi.org/10.1126/scitranslmed.abq6089