Prog Neurobiol：南开大学张涛/吴世安团队发现阿尔茨海默病治疗的潜在新靶点

近日，南开大学生命科学学院张涛教授团队和吴世安教授团队合作于Progress in Neurobiology 在线发表了题为“MST1 mediates neuronal loss and cognitive deficits: A novel therapeutic target for Alzheimer’ s disease”的研究论文，首次报道了MST1介导了阿尔茨海默病中突触的丢失和认知功能的损伤，并有望成为阿尔茨海默病治疗的新靶点。该论文的第一作者为南开大学生命科学学院的博士后王晖和博士生尚莹春、王恩林。

阿尔茨海默病（Alzheimer’s disease, AD）是全球患病人数最多的神经退行性疾病，预计到2050年全球每85个人就有1个人遭受AD的困扰。目前Aβ的沉积被认为是AD的重要致病原因之一，然而令人遗憾的是靶向Aβ疗法在临床上难以获得良好的治疗的效果。

另一方面，在AD患者出现临床症状前15-20年Aβ就开始在大脑中积累；同时淀粉样病变广泛存在于认知正常的老年人中（50岁时约为10%，90岁时约为44%）。因此，在何种条件下，Aβ的积累会产生AD表型，以及Aβ通过何种途径诱导认知障碍和神经元凋亡是一个值得深入研究的课题。

Hippo信号通路是一条在哺乳动物中高度保守的通路，与组织和器官大小及细胞增殖、分化和凋亡密切相关。经典的Hippo通路有一条核心的信号轴，即MST1/2、LATS1/2、YAP和TEAD。虽然有证据显示MST1介导神经元的死亡、氧化应激等过程并与多种神经退行性疾病密切相关，但是MST1与AD间的关系尚不十分明确。

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MST1的激活与AD病理过程密切相关

首先，作者使用不同年龄（1、2、4、6、8月龄）WT和5xFAD小鼠，发现在5xFAD小鼠中Aβ水平、MST1（T183）的磷酸化水平和Cleaved caspase3水平随着年龄的增加均不断上升。Pearson相关性分析显示5xFAD小鼠中MST1的激活与Aβ水平和神经元凋亡水平呈显著的正相关。

进一步作者对p-MST1（T183）、TUNEL和神经元标记物（NeuN）进行了共染色，结果显示6月龄5xFAD小鼠的神经元上存在大量的凋亡小体与p-MST1荧光共定位，预示着MST1的激活在5xFAD小鼠神经元凋亡中起到关键作用。

图1：5xFAD小鼠海马中MST1的激活呈的年龄依赖性增加

海马脑区过表达MST1导致

3月龄5xFAD小鼠AD表型的提早发生

5xFAD小鼠最早在2-3月龄出现Aβ沉积，但不会出现认知缺陷和神经元的丢失，因此作者在2月龄的小鼠的海马DG脑区注射AAV病毒过表MST1并在3月龄进行检测，探讨在小鼠脑内Aβ的沉积是否通过激活MST1引起AD表型。

结果显示2月龄的5xFAD小鼠没有表现出明显的识别记忆、空间学习记忆能力的损伤，过表MST1可以引起WT小鼠AD样的认知损伤，并且在5xFAD小鼠中过表MST1会表现出更为严重的认知障碍。

同时，过表MST1的3月龄5xFAD小鼠也比过表MST1的3月龄WT小鼠表现出更为严重的突触可塑性损伤、树突棘密度降低、突触相关蛋白的表达失调和更高的凋亡水平。

作者进一步采用ELISA检测可溶性和不可溶性Aβ的含量，结果显示过表达MST1均不会导致可溶性和不可溶性Aβ增加，说明MST1的过度激活不会促进Aβ的生成。

上述结果表明，激活的MST1介导了AD发生发展过程中的突触丢失和神经元凋亡，而Aβ促进了MST1的激活。

图2：MST1的上调加速了3月龄5xFAD小鼠的认知和突触可塑性损伤

海马脑区敲低MST1改善了

7月龄5xFAD小鼠的AD表型

为了研究敲低MST1对AD导致的认知功能障碍和突触可塑性损伤的作用，作者向6月龄的WT或5xFAD小鼠的海马DG脑区注射了AAV2/9-GFP-shMST1或AAV2/9-GFP，并在7月龄时进行行为学测试。

结果显示，敲低MST1可以显著提高了7月龄5xFAD小鼠的认知能力、突触可塑性、树突棘密度和突触相关蛋白的水平，并显著降低了5xFAD小鼠神经元的凋亡水平。

图3：海马脑区敲低MST1改善了7月龄5xFAD小鼠AD样表型

MST1通过激活p53信号通路

介导AD中神经元的凋亡

作者为了进一步探究在AD中MST1是通过何种途径调控细胞凋亡的发生。通过免疫共沉淀结合质谱分析（IP-MS）发现p53与MST1存在相互作用。

接下来作者在293T细胞上表达人源MST1与p53，在PC12细胞上表达鼠源MST1与p53，均验证了IP-MS的结果，并发现MST1与p53的相互作用受到MST1激酶活性的调节。同时，在PC12细胞中p-p53水平随着MST1和Aβ的增加而上调，提示Aβ可能通过促进MST1磷酸化激活p53，进而诱导神经元细胞死亡。

为了研究p53在MST1激活诱导的认知障碍中的作用，作者在2月龄的p53^+/+或p53^-/-鼠的DG脑区注射AAV病毒过表达MST1。结果显示敲除p53可以显著改善MST1过表达引起的认知损伤。

图4：MST1介导p53依赖的神经元凋亡

XMU-MP-1通过抑制MST1的激活

改善5xFAD小鼠的认知障碍

实验作者希望通过进一步的实验去探讨MST1能否成为治疗AD的一个潜在靶点，通过鼻腔给药的方式给予6月龄的小鼠一个月的MST1小分子抑制剂XMU-MP-1。结果显示XMU-MP-1可以显著抑制MST1的激活，并改善5xFAD的AD表型和p53的激活。

图5：XMU-MP-1通过抑制MST1的激活改善5×FAD小鼠的认知障碍

总结与展望

到目前为止，更多的AD的临床药物的开发都集中在Aβ上，但不幸的是这些疗法大多没有成功。可能的原因是Aβ不会立即产生神经元损伤。然而，一旦MST1激活发生，它与认知能力下降的关系比Aβ的积累更密切。

本研究结果表明，在5xFAD小鼠中，无论是通过基因敲除MST1或通过药理学方法抑制MST1的激活，都可以显著预防认知缺陷和神经元损伤。这些结果表明，调节MST1是一种不需要依赖于清除Aβ，直接改善和抵抗AD的症状和病理特征有效治疗方法。

参考文献

Wang H, Shang Y, Wang E, Xu X, Zhang Q, Qian C, Yang Z, Wu S, Zhang T. 2022. MST1 mediates neuronal loss and cognitive deficits: A novel therapeutic target for Alzheimer's disease. Progress in neurobiology. 2022 May 04 (Epub 2022 May;214:102280.

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