帕金森病是一種進行性神經退行性疾病，其特征是多巴胺生成神經元的喪失，以及大腦中 α-突觸核蛋白的積累。錯誤折疊的 α-突觸核蛋白聚集被認為會通過一種稱為星形膠質細胞的非神經膠質細胞觸發慢性炎癥。

星形膠質細胞對于神經元功能至關重要，因為它們通過執行許多重要的支持功能來維持中樞神經系統的穩態。這些功能包括調節離子和水分水平，維持血腦屏障，清除廢物，并以糖原形式儲存能量。

在反應性星形膠質增生過程中，病理性刺激會導致星形膠質細胞從靜息狀態轉變為活躍狀態。根據刺激的性質，星形膠質細胞的反應狀態可能是：

• A1 型：神經毒性，常見于帕金森病患者死后腦組織

• A2 型：神經保護性，通常與缺血性損傷相關

理解星形膠質細胞如何轉變為有害的炎癥狀態，對于揭示帕金森病的新治療策略至關重要。

在倫敦大學學院(UCL)、Francis Crick 研究所和韓國科學技術院(KAIST)最近的一項合作研究中，D’Sa 等人探討了星形膠質細胞對 α-突觸核蛋白的反應。該研究發表在《Science Advances》上。研究人員從六位健康供體的誘導多能干細胞(hiPSC)中生成了皮層星形膠質細胞和神經元。對星形膠質細胞培養物的檢測結果確認了細胞類型準確且具備功能成熟度。這確保了后續的炎癥刺激能夠在一個與人體生理高度相關的模型中進行評估。

隨后，研究人員測試了 α-突觸核蛋白寡聚體(α-syn-O)的細胞反應，這些寡聚體由單體在實驗室內聚集而成。測試在三種體外培養體系中進行：

• 僅含星形膠質細胞

• 僅含神經元

• 星形膠質細胞與神經元混合培養

圖1. [圖片來自 D’Sa 等人] 從五位健康供體的 hiPSC(人誘導多能干細胞)中生成了星形膠質細胞(藍色)，并從第六位健康供體中生成了皮層神經元(粉色)。D’Sa 等人比較了在僅含星形膠質細胞、僅含神經元以及星形膠質細胞與神經元混合培養體系中，細胞對 α-syn-O 的反應。

研究人員在三種培養體系上使用單細胞 RNA 測序，分析在有或沒有 α-syn-O 處理情況下的基因差異。結果識別出八個細胞簇，其中兩個是星形膠質細胞簇(AC1 和 AC2)，六個是神經元簇。

AC1：過度表達細胞因子和免疫通路基因，呈炎癥性特征

AC2：富含形態發生和神經營養因子，呈保護性特征

比較結果提示，人類星形膠質細胞可以呈現預設的、分化的反應狀態，類似于體內經典的 A1 神經毒性和 A2 神經保護性表型。

研究人員觀察到外源性 α-突觸核蛋白在星形膠質細胞、神經元及共培養體系中的內吞情況。通過 FRET 生物傳感器檢測，結果顯示星形膠質細胞攝取單體的水平高于神經元，但兩種細胞類型中寡聚體形成水平相似。

值得注意的是，該研究團隊此前的一項研究發現，α-突觸核蛋白寡聚體(alpha synuclein-O)處理原代星形膠質細胞會引發炎癥反應。為了在 hiPSC 星形膠質細胞模型中誘導這一機制，研究人員同樣使用 α-突觸核蛋白寡聚體處理細胞。結果顯示，寡聚體處理導致星形膠質細胞內活性氧(ROS)過度生成，之后研究人員通過二氫乙啶(dihydroethidium)氧化進行測定。由于 ROS 過表達引起的細胞死亡程度較低，提示炎癥反應已被誘導。該實驗步驟也進一步確認，hiPSC 來源的星形膠質細胞能夠精準再現原生細胞中觀察到的關鍵生物應激反應。

StressMarq 的 α-突觸核蛋白單體(SPR-321)和 β-突觸核蛋白單體(SPR-405)在當前模型中進行了測試，結果顯示它們能夠誘導細胞因子釋放。與培養基對照組相比，α-突觸核蛋白寡聚體處理 hiPSC 來源的星形膠質細胞顯著促進了促炎性細胞因子的分泌，包括 TNF-α、IL-6、IL-8、IL-1β 和 IFN-γ。進一步通過整體 RNA 測序結合形態學分析，研究人員觀察到星形膠質細胞在寡聚體暴露后發生細胞骨架重塑及 GFAP 極化。

這些結果共同揭示了病理性 α-突觸核蛋白在驅動星形膠質細胞向炎癥效應細胞轉化中的關鍵作用。后續 RNA 測序還顯示，細胞呈現出類抗病毒反應，與細胞因子水平的顯著升高相一致。這一現象提示，固有免疫通路，尤其是與病毒識別相關的信號機制，可能在該過程中被激活。

在共培養體系中，α-syn-O 處理條件下導致的炎癥反應和神經損傷程度顯著高于單獨星形膠質細胞培養。共培養體系分泌更高濃度的細胞因子，并在兩種細胞類型中產生活性氧，同時伴隨更高水平的細胞死亡和神經元放電受損。分析顯示，星形膠質細胞向炎癥性亞型 AC1 轉變，直接削弱神經元的抵抗力。

在寡聚體處理后，星形膠質細胞及共培養體系中 ADAR1 表達顯著增加。該酶在雙鏈 RNA 中將腺苷(A)轉化為肌苷(I)。在干擾素敏感啟動子的控制下，ADAR 轉錄本從核內 p110 轉變為胞質型 p150，這可能是一種反饋機制，用于限制過度抗病毒信號并維持 RNA 穩態，同時增強神經炎癥期間的 RNA 編輯活性。

研究發現，含星形膠質細胞的樣本在 3′ UTR 和編碼區表現出編輯位點數量增加和編輯率升高，提示 RNA 編輯可能增強炎癥級聯反應。對帕金森病患者死后腦組織的分析顯示，整體 A-to-I RNA 編輯水平顯著升高，且最-顯著的富集出現在星形膠質細胞特異性轉錄本中，將這一機制與疾病病理聯系起來。

本研究成功構建了一個人源 iPSC 模型，生成星形膠質細胞和類神經元細胞，用于探究 α-突觸核蛋白對人腦的影響。研究揭示，寡聚 α-突觸核蛋白處理會刺激 ROS 過度生成和炎癥性細胞因子釋放，星形膠質細胞表現出類似抗病毒的反應，并上調 ADAR1，導致 RNA 編輯增加，促進慢性神經炎癥。

與這些發現一致，研究人員還在帕金森病患者死后腦樣本中觀察到 A-to-I 編輯水平升高。這項研究為揭示帕金森病相關的神經退行性機制提供了關鍵見解，并提示 ADAR1 上調和增強的 RNA 編輯可能是推動神經炎癥的重要因素。

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