帕金森病（Parkinson’s disease，PD）是第二大神经退行性疾病，主要发生于中老年人[1]。抑郁症状作为PD最常见的非运动症状，可以发生在PD发病过程的任何阶段[2]。抑郁症状已严重影响PD病人的生活质量，目前，对于PD轻度抑郁的症状大多采用非药物治疗，重度抑郁的症状常用治疗药物。然而，由于帕金森病伴抑郁的治疗药物副反应增多及患者依从性差等缺点，给患者身心健康带来严重负担。因此，探究PD抑郁治疗的新手段迫在眉睫。罗蔚锋教授团队前期的临床研究证明，面部肌肉注射A型肉毒毒素（botulinum neurotoxin A ，BoNT/A）可显著缓解抑郁症状，且副作用少、持续时间长[3]。越来越多的研究表明，PD抑郁患者的海马区内存在小胶质细胞激活[4]，神经炎症参与了PD抑郁的病理过程[5]。A型肉毒毒素经典作用机制是通过阻断突触前神经终端乙酰胆碱的释放。而A型肉毒毒素是否调控神经免疫尚不清楚。A型肉毒毒素是否可以有效缓解PD抑郁症状以及如何发挥抗抑郁作用值得进一步探究。2023年2月10日，苏州大学附属第二医院罗蔚锋教授团队和苏州大学神经科学研究所丛启飞教授团队合作在《Acta Pharmacologica Sinica》（APS）期刊在线发表题为“Botulinum neurotoxin A ameliorates depressive-like behavior in a reserpine-induced Parkinson's disease mouse model via suppressing hippocampal microglial engulfment and neuroinflammation”的研究论文。研究者通过在小鼠饮用水中加入利血平药物建立PD抑郁小鼠模型，并首次从小胶质细胞突触修剪和神经炎症的角度证明BoNT/A可以抑制PD抑郁小鼠海马区补体表达和小胶质细胞激活，显著抑制小胶质细胞突触吞噬作用，减少海马区树突棘丢失，同时抑制小胶质细胞介导的IL-1β、TNF-α等促炎因子的表达，从而缓解PD抑郁小鼠的抑郁样表型，为临床上PD抑郁的治疗提供了新思路。首先，为了确定BoNT/A对PD小鼠抑郁样行为的作用，研究者通过对小鼠进行悬尾试验（TST）和强迫游泳试验（FST），发现BoNT/A可以显著改善PD抑郁小鼠的抑郁样表现。为了探究BoNT/A对PD小鼠神经化学特征的影响，研究者通过免疫印迹和免疫组化等方法检测小鼠黑质部位TH的蛋白表达量，发现BoNT/A减缓黑质部位的TH表达量损耗（图1）。图1 BoNT/A处理后PD小鼠的行为学表现和TH的表达（图源：Y Li et al., APS, 2023）为了研究BoNT/A对经典补体通路的影响，研究者通过Western blotting、qRT-PCR和免疫组化等方法检测PD模型小鼠组织中经典补体分子蛋白和mRNA表达水平，发现模型小鼠海马组织中补体C3和C1q表达显著增多，BoNT/A处理后可逆转这种变化（图2）。图2 小鼠海马区补体C3和C1q的蛋白和mRNA水平变化（图源：Y Li et al., APS, 2023）为了进一步探究补体激活对小胶质细胞的作用，研究者经体内、体外实验通过免疫组化方法分析小胶质细胞标记物Iba1和溶酶体标记物CD68的表达变化。研究表明，利血平处理后，小鼠海马区小胶质细胞激活明显，而BoNT/A显著降低CD68信号。在体外细胞实验中也得出了相同的结论（图3）。图3 Iba1和CD68在小鼠海马区和BV2细胞中的表达情况（图源：Y Li et al., APS, 2023）接下来，研究者通过检测突触部位兴奋性神经突触标记物VGlut2和PSD95以及抑制性神经突触标记物VGAT和Gephyrin的表达情况来验证利血平所致的PD抑郁小鼠海马CA1区是否发生突触丢失。结果显示，利血平处理后小鼠海马区VGlut2和PSD95信号显著减少，而BoNT/A可缓解VGlut2兴奋性神经突触丢失。同时，研究者采用高尔基染色法发现BoNT/A可以拯救PD抑郁小鼠海马CA1区锥体神经元的树突棘密度减少（图4）。（图源：Y Li et al., APS, 2023）最后，为了探究BoNT/A是否影响小胶质细胞激活介导的炎症反应，研究者分别检测了炎症因子TNF-α和IL-1β的蛋白和mRNA水平变化，体内体外实验结果表明，BoNT/A可改善利血平所致升高的促炎因子水平（图5）。（图源：Y Li et al., APS, 2023）综上所述，A型肉毒毒素可以缓解利血平所致的PD抑郁小鼠的抑郁样症状。同时，BoNT/A可以逆转利血平所致的小胶质细胞激活介导的突触丢失和炎症水平。但是，对于BoNT/A缓解PD抑郁作用是否依赖于补体通路介导的小胶质细胞功能还有待进一步研究。
原文链接：https://doi.org/10.1038/s41401-023-01058-x
苏州大学附属第二医院博士研究生李阳和苏州大学附属第二医院硕士研究生尹俏为本文共同第一作者，苏州大学附属第二医院罗蔚锋教授和苏州大学神经科学研究所丛启飞教授为本文共同通讯作者。
罗蔚锋：现任苏州大学附属第二医院主任医师，教授，博士研究生导师。长期从事A型肉毒毒素治疗技术的应用和研究，先后发表了A型肉毒毒素治疗颜面部痉挛、颈部肌张力障碍、三叉神经痛、流涎症、抑郁障碍等病症的系列研究成果。主持国家自然基金、江苏省自然基金、江苏省“六大高峰人才”项目、江苏省高校自然基金等课题项目，参与国家重点研发计划重点专项。发表论文2百篇。获省、部级、苏州市科学技术进步奖12余次，新技术引进奖7次。本研究成果受到了国家自然科学基金面上基金资助项目的支持。
丛启飞：现任苏州大学教授，博士研究生导师。主要研究神经元与小胶质细胞互作的分子机制，尤其是神经突触形成、修剪和再生的免疫调控机制，聚焦于突触功能异常导致的精神类和神经退行性疾病的病理机制和干预策略研究。主持国家和省市级以上课题3项。在国际学术期刊Nature Neuroscience、Glia等期刊发表13篇学术论文。本研究成果受到了国家自然科学基金青年项目、江苏省自然科学基金青年项目、苏州市医疗卫生科技创新项目、苏州大学附属第二医院神经疾病研究中心联合课题项目的资助支持。
学术会议预告【1】会议通知︱小胶质细胞生理与病理功能专题国际研讨会
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[1] de Rijk MC, Launer LJ, Berger K, Breteler MM, Dartigues JF, Baldereschi M, et al.Prevalence of Parkinson’s disease in Europe: A collaborative study of population based cohorts. Neurologic Diseases in the Elderly Research Group. Neurology.2000;54:S21–3.[2] Assogna F, Pellicano C, Savini C, Macchiusi L, Pellicano GR, Alborghetti M, et al.Drug choices and advancements for managing depression in Parkinson’s disease.Curr Neuropharmacol. 2020;18:277–87.[3] Li Y, Zhu T, Shen T, Wu W, Cao J, Sun J, et al. Botulinum toxin A (BoNT/A) for the treatment of depression: A randomized, double-blind, placebo, controlled trial in China. J Affect Disord. 2022;318:48-53.[4] Sawada M, Imamura K, Nagatsu T. Role of cytokines in inflammatory process in Parkinson’s disease. J Neural Transm Suppl. 2006;70:373–81.[5] Aarsland D, Påhlhagen S, Ballard CG, Ehrt U, Svenningsson P. Depression in Parkinson disease–epidemiology, mechanisms and management. Nat Rev Neurol.2011;8:35–47.