Cereb Cortex︱A2A受体拮抗剂可逆转由α-Syn异常聚集诱导的序列学习损伤

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撰文︱何   艳

责编︱王思珍

帕金森病（Parkinson’s Disease，PD）是一种仅次于阿兹海默病的慢性进行性神经退行性疾病，其发病率随着人口的老龄化而增加【1】。PD最先影响大脑黑质致密部（substantia nigra pars compacta, SNc）多巴胺能神经元，α-突触核蛋白（α-Synuclein，α-Syn）在该神经元中不断沉积，继而导致其死亡。SNC主要投射至调控程序性行为的背侧纹状体（dorsolateral striatum，DLS，对应于人类的尾状核尾部）【2, 3】，继而导致患者率先出现程序性行为障碍。目前对PD的研究主要集中于运动障碍，而对认知功能等非运动障碍的研究知之甚少。

腺苷A_2A受体（Adenosine 2A receptor，A_2AR）是腺苷受体家族的一员，特异性表达于纹状体间接通路神经元【4】。A_2AR可通过相互拮抗的方式调控多巴胺D2受体（dopamine D2 receptor，D2R）和谷氨酸N-甲基-D-天门冬氨酸受体（NMDA glutamate receptor，NMDAR），且以相互协同的方式调控5型代谢性谷氨酸受体（metabotropic glutamate receptors 5，mGluR5）和1型大麻素受体（Cannabinoid 1 Receptor，CB1R），继而在纹状体依赖性行为（striatum-dependent behavior）调控中起着重要的“整合”作用【5】。本项目小组前期研究表明，使用光遗传学方法与奖赏事件同步瞬时性激活DLS区A_2AR抑制了小鼠的习惯性行为，反之，在DLS区条件性敲减A_2AR促进了小鼠的习惯性行为【4】。而且，研究表明，A_2AR特异性拮抗剂KW6002在改善PD患者运动障碍的同时，具有独特的认知促进功能和神经保护作用，目前已通过FDA Ⅲ期药物临床试验【6】。

2021年8月3日，温州医科大学的陈江帆课题组在Cerebral Cortex上发表了题为“α-Synuclein selectively impairs motor sequence learning and value sensitivity: Reversal by the adenosine A_2A receptor antagonists”的研究论文，提出了序列学习损伤主要是由黑质致密部外侧带-背外侧纹状体环路所调控，而目标导向性行为缺损主要受背内侧纹状体的影响。研究团队前期工作表明A_2A受体对习惯（程序性学习的一种）起着重要的抑制作用。本研究中通过药理学手段阻断A_2A受体可逆转由α-Syn原纤维诱导的序列学习损伤，证明了A_2A受体拮抗剂可作为治疗帕金森患者认知障碍的潜在药物靶点。

近年来，PD的非运动症状，如认知障碍、睡眠障碍、抑郁等，越来越受到人们的关注【7】。这类非运动症状的出现甚至早于运动症状，这极大地降低了患者的生活质量。Bove J等人研究表明，广泛使用的MPTP及6-OHDA等神经毒素介导的PD模型对运动功能有明显影响，导致对认知行为学的评价产生了混杂效应【8】。而转基因动物如A53T基因突变小鼠致α-Syn在脑内广泛地沉积【9】，因此无法模拟PD病人渐进性的病理进程，从而无法研究PD不同时期的认知行为功能障碍，具有一定的局限性。综上，本研究选择了脑内区域性注射α-Syn原纤维的形式建立PD小鼠病理模型，克服了研究手段和动物模型的限制，为进一步研究早期PD相关的认知行为障碍提供了良好的基础（图1，图见后文）。

图5 高尔基染色结果及重构神经元二维分布图：α-Syn可损害中型多棘神经元的形态结构和完整性

（He Y, et al., Cereb Cortex 2021; 3: bhab244）

图2 α-Syn在DMS的异常聚集可选择性地损伤目标导向行为

（He Y, et al., Cereb Cortex 2021; 3: bhab244）

程序性行为障碍是PD诸多临床表现的重要发病机制。程序性学习是指借助骨骼、肌肉以及相应的神经反射，通过重复执行运动任务获得新知识的过程【10】。根据学习内容呈现顺序的不同可将其分为序列学习和概率学习两种形式【11, 12】。在此，作者采用特定脑区注射体外重组野生型和A53T突变的α-Syn原纤维蛋白的方法建立PD小鼠模型，通过序列学习和目标导向性行为学范式检测得到以下结果：1）与传统的PD早期习惯学习缺陷的观点相反，在背内侧纹状体（DMS）中注射α-Syn原纤维蛋白选择性地损害目标导向行为（图2）；2）在背外侧纹状体（DLS）和SNc注射α-Syn原纤维蛋白选择性地损伤序列学习中的第一步准确率进而影响学习的起始阶段，而且在DLS中α-Syn原纤维蛋白对序列学习和习惯性学习有不同影响（图3）；3） 特异性A_2A受体拮抗剂KW6002选择性提高序列学习的起始和转化阶段，改善运动活动（图4）。

图3 背外侧纹状体（DLS）造模对序列学习的结果

（He Y, et al., Cereb Cortex 2021; 3: bhab244）

图4 KW6002对WT α-Syn小鼠模型序列学习的调控作用

（He Y, et al., Cereb Cortex 2021; 3: bhab244）

另外，使用6-OHDA或MPTP诱导的PD小鼠模型中树突棘数量会明显降低；α-Syn介导的PD小鼠模型中TH阳性神经元的树突密度也有降低；MitoPark介导的PD小鼠模型中也存在树突分支数的减少和树突长度降低的现象。本实验对由α-Syn诱导产生的PD小鼠进行了树突复杂性的检测，结果显示在DLS/DMS部位神经元树突密度有降低的现象（图5，图见前文）。

图1 磷酸化α-Syn在DMS（上图）和DLS（下图）部位的异常聚集降低神经元

（He Y, et al., Cereb Cortex 2021; 3: bhab244）

文章结论与讨论，启发与展望

总的来说， 这项研究提示通过脑内注射体外重组的α-syn原纤维成功建立了在无明显自发运动损伤的基础上，特异性造成程序性学习障碍的PD小鼠模型。在上述PD模型的基础上，研究确定：序列学习主要由黑质致密部外侧带-背外侧纹状体环路而非黑质致密部内侧带-背内侧纹状体环路调控，重点影响学习的起始阶段。另外，此研究也提示腺苷A_2A受体特异性拮抗剂KW6002在改善PD患者运动障碍的同时，对程序性学习损伤也有特定的保护作用，这说明腺苷A_2A 受体很可能是一个重要的治疗帕金森病认知功能障碍的药物靶点，具有重大的临床价值。

当然， 这项研究还存在诸如腺苷A2A 受体是通过什么机制来改善序列学习障碍的问题，有待进一步研究。在认知学习的过程中，注意力、动机、记忆等因素不可置否也会参与其中，如何分清他们在序列学习的不同阶段分别起怎样的调控作用也需要进一步探索。

总之， 该研究加深了我们对帕金森病认知障碍发生机制的理解，并寻求了一种更有效的治疗手段来改善帕金森病患者的生活质量。

原文链接：https://doi.org/10.1093/cercor/bhab244

一作何艳（第二排左5），一作黄琳珊（第一排左5），通讯李岩（第二排左6）， 通讯陈江帆（第一排右1） 

（图片来源： 陈江帆实验室）

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参考文献（上下滑动查看）  

【1】Broen, M. P., Narayen, N. E., Kuijf, M. L., Dissanayaka, N. N. & Leentjens, A. F. Prevalence of anxiety in Parkinson's disease: A systematic review and meta-analysis. Movement disorders : official journal of the Movement Disorder Society 31, 1125-1133, doi:10.1002/mds.26643 (2016).

【2】Tricomi, E., Balleine, B. W. & O'Doherty, J. P. A specific role for posterior dorsolateral striatum in human habit learning. The European journal of neuroscience 29, 2225-2232, doi:10.1111/j.1460-9568.2009.06796.x (2009).

【3】Gasbarri, A., Pompili, A., Packard, M. G. & Tomaz, C. Habit learning and memory in mammals: behavioral and neural characteristics. Neurobiology of learning and memory 114, 198-208, doi:10.1016/j.nlm.2014.06.010 (2014).

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【7】Rodriguez-Oroz, M. C. et al. Initial clinical manifestations of Parkinson's disease: features and pathophysiological mechanisms. The Lancet. Neurology 8, 1128-1139, doi:10.1016/s1474-4422(09)70293-5 (2009).

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【10】Yin, H. H. The sensorimotor striatum is necessary for serial order learning. The Journal of neuroscience : the official journal of the Society for Neuroscience 30, 14719-14723, doi:10.1523/jneurosci.3989-10.2010 (2010).

【11】Thiessen, E. D. What's statistical about learning? Insights from modelling statistical learning as a set of memory processes. Philosophical transactions of the Royal Society of London. Series B, Biological sciences 372, doi:10.1098/rstb.2016.0056 (2017).

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制版︱王思珍

本文完