【原】Nature：内源性大麻素合酶DAGLB缺陷导致早发性帕金森病和小鼠黑质多巴胺能神经元功能障碍

脑声常谈 2022-06-27 发布于上海

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黑质多巴胺对调节运动活力和运动学习至关重要。黑质多巴胺能神经元(DANs)的活性和多巴胺的释放可由不同的突触前输入动态调节，其中背侧纹状体的直接通路纹状体棘投射神经元（DSPNs）提供主要的抑制性输入。

大麻素受体1（CB1）的主要存在于DSPN的轴突终末，可能对黑质DANs释放的内源性大麻素（eCB）产生反应，包括2-花生四烯酸甘油（2-AG）和N-花生四烯酸乙醇胺（AEA）。中脑DAN可以从其胞体和树突中产生和释放eCB。二酰甘油脂肪酶α（DAGLA）及其同系物DAGLB均介导2-AG的生物合成，2-AG是大脑中含量最丰富的eCB。虽然DAGLA能催化大脑中大多数2-AG的生成，但黑质DAN中主要的2-AG合酶仍有待确定。有研究在PD患者和相关动物模型的基底节中观察到ECB及其相关受体的混杂上调和下调。然而，目前尚不清楚eCB信号的改变是否是导致PD或帕金森病的原因，或者仅仅反映了疾病进展过程中的代偿反应。因此，了解eCB系统如何调节运动控制和学习中的多巴胺传递，可以进一步深入了解PD或帕金森病的发病机制。

在此背景下，2022年6月17日，中南大学湘雅医院唐北沙教授团队与美国国立卫生研究院Huaibin Cai课题组在nature 子刊nature communications上发表了题为Deficiency in endocannabinoid synthase DAGLB contributes to early onset Parkinsonism and murine nigral dopaminergic neuron dysfunction的研究型文章，该文章支持了eCB信号参与调节黑质DAN活性和帕金森病发病机制。

首先，该团队利用纯合子定位（HEC）和NGS技术，对一组家族性帕金森病家系进行了遗传学分析，最终筛查出候选基因-DAGLB基因，并在早发型帕金森病中验证，这些致病突变可导致DAGLB蛋白稳定性下降、功能障碍。

过去的研究表明，中枢神经系统中的2-AG主要由DAGLA合成，其合成量占小鼠大脑中2-AG合成量的80%。那么DAGLB缺陷是如何导致帕金森病和黑质DAN功能障碍的呢？

为研究DAGLB基因突变在帕金森病中的致病机制，该课题组通过RNAscope和单细胞RNA测序技术，分别对人脑组织和小鼠脑组织的中脑黑质多巴胺能神经元（DAN）中DAGLB和其同源基因DAGLA的表达水平进行了比较分析，发现了DAGLB基因在人脑和小鼠DAN中特异性高表达；接着课题组利用光纤记录系统，结合内源性大麻素探针（eCB sensor），分别对自由活动的野生型小鼠和DAN Daglb敲低小鼠的DAN中内源性大麻素信号进行实时记录，发现DAGLB是DAN中主要的内源性大麻素合成酶。

图1|DAGLB是黑质DANs表达的主要2-AG合酶

过去的研究表明，在小鼠模型中对黑质DAN进行基因切除只能略微降低移动速度，但却完全消除了转棒运动技能的学习，揭示了黑质DAN活动在运动技能学习中的重要作用。

在此背景下，课题组结合光纤记录活体成像和小鼠行为学分析，发现DAGLB合成的内源性大麻素与小鼠转棒运动学习密切相关——DAN DAGLB敲低小鼠在转棒测试中掉落时间低于CTRL组小鼠，即表现出明显的转棒运动学习障碍，并证实敲低DAN DAGLB可通过减少内源性大麻素合成，从而介导DAN兴奋性下降和多巴胺递质释放减少。最后，课题组发现利用内源性大麻素降解抑制剂JZL184，恢复DAN DAGLB敲低小鼠的内源性大麻素水平，可以增加其在转棒测试中跌落的潜伏期时间，挽救DAN DAGLB敲低小鼠转棒运动学习障碍的表型。