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Brain:多系统萎缩中少突胶质细胞外泌体分泌涉及SNARE功能障碍

近日,来自浙江大学医学院章京教授团队在Brain杂志上发表文章,报道了多系统萎缩症(MSA)中少突胶质细胞外泌体分泌与病理性α-syn聚集、SNARE复合体功能障碍的关系。

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多系统萎缩症(MSA)是一种罕见的神经退行性疾病,其特征包括自主神经功能障碍、震颤麻痹(parkinsonism)、小脑损伤(cerebellar impairment)和锥体束征等。根据震颤麻痹或小脑损伤,将患者进一步分为MSA-P和MSA-C亚型。这两种MSA亚型的病理学特征是少突胶质细胞中存在错误折叠的携带a-synuclein(a-syn)的蛋白质内含物(神经胶质胞浆内含物或GCI)。这与带有路易氏体的帕金森氏病或痴呆相反,路易氏体主要是神经元中发现的a-syn阳性包涵体。由于各种帕金森氏病之间的临床症状重叠,MSA的诊断和鉴别可能具有挑战性,尤其是在疾病早期,只有在尸检时才能确认。目前尚无可靠的生物标记物可用于临床评估,目前的生物流体标记物(例如CSF中的a-syn)无法区分MSA(尤其是MSA-P)和其他突触核蛋白病(如帕金森氏病)。
虽然对MSA潜在发病机理的仍缺乏完整了解,但a-syn聚集似乎至少是一个促成因素。最近,研究突出了包括外泌体和ectosomes(也称为微囊泡)在内的细胞外囊泡,成为包括帕金森氏病在内的神经退行性疾病病理学的潜在参与者。外泌体是内吞起源的30-150 nm膜状囊泡,由腔内囊泡(ILV)形成,形成于多囊泡体内(MVB),并通过MVB在质膜上融合而从细胞中释放出来。相反,ectosomes直接从质膜出芽,大小不一(100至1000 nm),其范围可能与外泌体的范围重叠。两种类型的细胞外囊泡都能够以细胞间通讯的形式在细胞之间运输货物(例如蛋白质和RNA),并且被认为与有毒分子(例如a-syn)的清除和细胞间扩散有关。越来越多的证据表明,在患者的血液和脑脊液中可以发现由多种细胞类型来源的含a-syn的细胞外囊泡,可以在体外和体内诱导a-syn聚集,包括在正常小鼠中传播a-syn病理, 在体外对神经元细胞有毒性。此外,细胞外囊泡含的a-syn可以从大脑转移到外周血中,作为清除有毒形式的蛋白质从大脑中清除的可能机制。为了研究帕金森氏病中细胞外囊泡中含有的a-syn,采用了一种识别源自大脑的细胞外囊泡的策略,具体而言,通过靶向L1CAM(一种相对富含CNS的神经元细胞外膜)来捕获更可能是脑源性的细胞外囊泡。囊泡表面标志物,与健康对照组相比,在帕金森氏病患者的这些富含神经元来源的细胞外囊泡中,a-syn水平更高。
这些发现表明在MSA中细胞外囊泡及其a-syn货物可能发生类似改变。但是,由于涉及MSA的主要细胞类型不是帕金森氏病那样的神经元,而是少突胶质细胞,因此可以预期检查少突胶质细胞来源的富集细胞外囊泡或微囊泡(OEMV)可能更有效地识别与MSA相关的变化。因此,该研究开发了一种针对血液中OEMV的检测方法,并使用纳米粒子跟踪分析(NTA)和免疫检测方法检测了MSA患者中OEMV及其a-syn货物是否被改变。还使用了转基因小鼠MSA模型,并用培养的少突胶质细胞进行了体外实验,以探索参与改变的OEMV介导的运输及其在MSA发病机理中的作用的机制。
该研究开发了一种新型的免疫捕获技术来分离血液中CNPase阳性,少突胶质细胞衍生的富集微囊泡(OEMV),然后进行荧光纳米颗粒跟踪分析并评估OEMV中所含的α-syn水平。结果表明,与帕金森氏病患者和健康对照组相比,多系统萎缩患者的OEMV浓度显著降低。还应注意,所涉及的OEMV种群的大小范围主要接近外泌体,并且这些OEMV中所含的平均α-syn浓度(每囊泡)在三组之间没有显著差异。在多系统萎缩的转基因小鼠模型和原代少突胶质细胞培养物中再次观察到OEMV减少的现象,并且所涉及的机制可能至少部分与α-syn介导的syntaxin 4和VAMP2之间相互作用的干扰有关,导致SNARE复合体功能障碍。这些结果表明,减少的OEMVs可能是与少突胶质细胞中病理性α-syn聚集有关的重要机制,并且可以进一步探索在外周血中发现的OEMVs作为多种系统萎缩生物标志物的潜力。
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​a-Syn-syntaxin4相互作用调节SNARE复合物功能和外泌体分泌
参考文献:
ZhenweiYu, et al. Reduced Oligodendrocyte Exosome Secretion in Multiple SystemAtrophy Involves SNARE DysfunctionBrain. 2020 May18;awaa110.

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