壞死性凋亡是一種細(xì)胞死亡機(jī)制，其形態(tài)學(xué)特征與壞死相似，但由根本不同的分子途徑介導(dǎo)。壞死性凋亡由受體相互作用蛋白激酶1(RIPK1)、RIPK3和假激酶MLKL介導(dǎo)，在阿爾茨海默病(AD)、肌萎縮側(cè)索硬化癥(ALS)、多發(fā)性硬化癥(MS)和帕金森(PD)中促進(jìn)壞死細(xì)胞死亡和神經(jīng)炎癥。不僅如此，壞死性凋亡在中樞神經(jīng)系統(tǒng)中的角色也擴(kuò)展到了其他疾病，如中風(fēng)和腦外傷。這些情況下，細(xì)胞外刺激如死亡受體-配體結(jié)合或細(xì)胞內(nèi)信號如外來微生物核酸的激活，均可引發(fā)壞死性凋亡，導(dǎo)致神經(jīng)元損傷和功能障礙。已發(fā)現(xiàn)壞死性凋亡的基因缺失或藥物抑制在多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病中發(fā)揮神經(jīng)保護(hù)作用，進(jìn)一步探索壞死性凋亡在中樞神經(jīng)系統(tǒng)疾病中的作用可能有利于開發(fā)新的有效藥物。

1. 壞死性凋亡與腦炎

皮質(zhì)神經(jīng)元中TLR3依賴性I型IFN免疫的先天性缺陷是前腦單純皰疹病毒1(HSV-1)腦炎(HSE)的基礎(chǔ)，這是由于不受控制的病毒生長和隨后的細(xì)胞死亡造成的。美國洛克菲勒大學(xué)Shen-Ying Zhang團(tuán)隊報告了一名其他方面健康的HSE患者，該患者是無義(R422*)和移碼(P493fs9*)RIPK3變體的復(fù)合雜合子^[1]。在體外，R422*和P493fs9* RIPK3蛋白在TLR3、TLR4或TNFR1刺激下?lián)p害細(xì)胞凋亡和壞死性凋亡，以及HSV-1感染后ZBP1/DAI介導(dǎo)的壞死性細(xì)胞凋亡。在TNFR1或TLR3刺激后，患者的細(xì)胞沒有發(fā)生細(xì)胞凋亡或壞死性凋亡。HSV-1感染后，盡管抗病毒IFN-β和干擾素刺激基因(ISG)的正常誘導(dǎo)，但細(xì)胞仍支持病毒的過度生長。然而，這種表型通過應(yīng)用外源性I型IFN得到了挽救?；颊叩娜祟惗嗄芨杉?xì)胞(hPSC)衍生的皮質(zhì)神經(jīng)元在HSV-1感染后表現(xiàn)出受損的細(xì)胞死亡和增強(qiáng)的病毒生長，RIPK3敲除的hPSC衍生的皮質(zhì)神經(jīng)元也是如此(圖1)。因此，遺傳性RIPK3缺乏癥通過損害皮質(zhì)神經(jīng)元中HSV-1的細(xì)胞死亡依賴性控制，但不損害其產(chǎn)生或?qū)型IFN的反應(yīng)，從而賦予HSE易感性。

                                                                                                     圖1 RIPK3缺陷的成纖維細(xì)胞和hPSC衍生的皮質(zhì)神經(jīng)元對HSV-1的敏感性增強(qiáng)

2. 壞死性凋亡與阿爾茲海默癥

神經(jīng)元細(xì)胞丟失是AD的一個決定性特征，但其潛在機(jī)制仍不清楚。比利時VIB-KU魯汶腦與疾病研究中心Bart De Strooper團(tuán)隊將人類或小鼠神經(jīng)元異種移植到AD小鼠模型的大腦中，發(fā)現(xiàn)只有人類神經(jīng)元表現(xiàn)出纏結(jié)、Gallyas銀染、粒細(xì)胞雜色神經(jīng)變性、磷酸化tau血生物標(biāo)志物和相當(dāng)大的神經(jīng)元細(xì)胞丟失^[2]。長鏈非編碼RNA MEG3在人類神經(jīng)元中強(qiáng)烈上調(diào)。這種神經(jīng)元特異性長鏈非編碼RNA在AD患者中也上調(diào)。單獨的MEG3表達(dá)就足以在體外誘導(dǎo)人類神經(jīng)元壞死性凋亡。使用RIPK1、RIPK3或MLKL的藥理學(xué)或遺傳操作下調(diào)MEG3并抑制壞死性凋亡，挽救了異種移植人神經(jīng)元中的神經(jīng)元細(xì)胞丟失(圖2)。這些數(shù)據(jù)表明，壞死性凋亡是病理性tau積累的下游，由非編碼RNA MEG3的上調(diào)誘導(dǎo)。預(yù)防神經(jīng)元細(xì)胞損失的療法，結(jié)合更主流的Aβ和tau靶向干預(yù)措施，可能是對當(dāng)前開發(fā)AD疾病緩解策略的有益補(bǔ)充。

                                                                                                                   圖2 抑制壞死性凋亡可防止人體神經(jīng)元細(xì)胞丟失

3. 壞死性凋亡與帕金森病

PD是最具破壞性的神經(jīng)退行性腦部疾病之一，其特征是黑質(zhì)(SN)中多巴胺能神經(jīng)元的進(jìn)行性丟失和α-突觸核蛋白聚集體的沉積。細(xì)胞壞死性凋亡執(zhí)行蛋白MLKL參與多種疾病，然而，它在PD中的確切作用仍不清楚。復(fù)旦大學(xué)上海工業(yè)微生物工程研究中心Jixi Li團(tuán)隊研究了MLKL抑制或消融對毒性α-突觸核蛋白預(yù)制原纖維誘導(dǎo)的原代神經(jīng)元細(xì)胞和人iPSC衍生的中腦類器官的神經(jīng)保護(hù)作用^[3]。使用SNCA A53T突觸核蛋白轉(zhuǎn)基因小鼠與Mlkl敲除小鼠雜交產(chǎn)生的小鼠模型(Tg-Mlkl^-/-)，他們評估了Mlkl缺乏對PD特征進(jìn)展的影響。Tg-Mlkl^-/-與經(jīng)典的A53T轉(zhuǎn)基因小鼠相比，小鼠的運動癥狀顯著改善，磷酸化α-突觸核蛋白表達(dá)降低。此外，MLKL缺陷通過抑制小膠質(zhì)細(xì)胞和星形膠質(zhì)細(xì)胞的激活減輕了酪氨酸羥化酶陽性神經(jīng)元丟失并減輕了神經(jīng)炎癥(圖3)。Tg-Mlkl^-/- SN的單細(xì)胞RNA-seq分析小鼠揭示了獨特的細(xì)胞類型特異性轉(zhuǎn)錄組譜，包括前列腺素D合酶表達(dá)下調(diào)，表明小膠質(zhì)細(xì)胞減少和神經(jīng)元死亡抑制。因此，MLKL可能是減少神經(jīng)炎癥和預(yù)防PD運動缺陷的關(guān)鍵治療靶點。

                                                                                                                        圖3 MLKL缺乏減輕A53T轉(zhuǎn)基因小鼠的神經(jīng)炎癥

云克隆不僅可提供多種神經(jīng)系統(tǒng)疾病動物模型，包括帕金森、阿爾茲海默癥、焦慮癥、慢性應(yīng)激抑郁等，涵蓋常見神經(jīng)系統(tǒng)疾病。還可提供多個物種小膠質(zhì)細(xì)胞、神經(jīng)元細(xì)胞等原代細(xì)胞產(chǎn)品和各類神經(jīng)系統(tǒng)疾病、細(xì)胞壞死性凋亡檢測指標(biāo)及上述TLR3、IFN等相關(guān)產(chǎn)品，可助力廣大科研工作者進(jìn)行壞死性凋亡與神經(jīng)系統(tǒng)疾病相關(guān)研究。

相關(guān)動物模型

帕金森病(PD)小鼠模型

建模方法：

參考文獻(xiàn)

[1]Liu Z, Garcia Reino EJ, Harschnitz O, et al. Encephalitis and poor neuronal death-mediated control of herpes simplex virus in human inherited RIPK3 deficiency. Sci Immunol. 2023;8(82):eade2860. (IF=17.6)

[2]Balusu S, Horré K, Thrupp N, et al. MEG3 activates necroptosis in human neuron xenografts modeling Alzheimer's disease. Science. 2023;381(6663):1176-1182. (IF=44.7)

[3]Geng L, Gao W, Saiyin H, et al. MLKL deficiency alleviates neuroinflammation and motor deficits in the α-synuclein transgenic mouse model of Parkinson's disease. Mol Neurodegener. 2023;18(1):94. (IF=14.9)