帕金森病已成為世界上第二大神經(jīng)退行性疾病，并且患病率在未來30年內將會翻一番。患病人數(shù)的激增，將給各國的衛(wèi)生體系帶來巨大挑戰(zhàn)。

近年來，得益于基因檢測技術、影像學技術、人工智能等技術的迅猛發(fā)展，帕金森病診斷性生物標志物的開發(fā)，已經(jīng)取得了實質性的進展[1]。

由于帕金森病病理機制不明確性，目前臨床上仍沒有延緩神經(jīng)退行性變過程的治療方法[2]。因此，開發(fā)出一種能夠減緩帕金森病神經(jīng)退行性變過程的治療手段，成為了一道擺在各國研究人員面前的難題。

近日，由美國拉什大學醫(yī)學中心Kalipada Pahan領銜的研究團隊，在《細胞報告》雜志上發(fā)表了一項重要研究成果。

他們首次發(fā)現(xiàn)了規(guī)律的跑步訓練，可以延緩帕金森病小鼠模型的病理進展和運動表現(xiàn)[3]。

具體來說，他們發(fā)現(xiàn)規(guī)律的跑步訓練能夠延緩α-突觸核蛋白（α-Syn）在小鼠大腦中的擴散，并保護黑質多巴胺能神經(jīng)元。

論文首頁截圖

在正常的大腦中，α-Syn對囊泡轉運和多巴胺遞質的功能發(fā)揮著不可或缺的作用，但α-Syn發(fā)揮此生理功能的前提是其數(shù)量和功能處于正常狀態(tài)。一旦α-Syn過表達和/或發(fā)生突變，α-Syn逐漸形成病理化的寡聚態(tài)。

隨著病理性的α-Syn在黑質、紋狀體等腦區(qū)不斷擴散、積累，相應區(qū)域的神經(jīng)細胞就會不堪重負死亡，神經(jīng)功能出現(xiàn)異常，最終發(fā)展成帕金森病[4]。而在此之前，并無相應的治療手段能夠有效地阻止α-Syn在大腦中的擴散。因此，一旦患上帕金森病，就會一直處于不斷惡化的狀態(tài)。

眾所周知，經(jīng)常性的鍛煉對人類的健康有諸多積極作用。跑步是最簡單易行的鍛煉方式，已有大量的研究將跑步訓練作為改善神經(jīng)系統(tǒng)疾病患者運動能力的康復項目之一，以提高運動能力[5]。因此，研究人員將目光聚集到規(guī)律跑步訓練是否對帕金森病產(chǎn)生積極影響上。

Pahan團隊注意到，之前已有的研究表明，在內囊（IC）處注射α-突觸核蛋白前體原纖維（PFF）后，α-Syn可向運動皮層、紋狀體和黑質（SN）區(qū)域進行傳播[6]。因此，在實驗過程中，研究人員運用腦立體注射技術，在2月齡的A53T小鼠（帕金森病模式小鼠）的內囊位置注射PFF，讓α-Syn在A53T小鼠腦內經(jīng)兩個月的自然傳播。

隨后，研究人員將所有小鼠隨機分成兩組，一組進行為期兩個月的跑步機訓練，訓練頻率為每天30min，每周6天；另一組作為對照組不進行跑步訓練。兩個月后進行組織學和行為學檢測。

跑步訓練實驗設計

研究人員首先對黑質區(qū)域的α-Syn和磷酸化的突觸核蛋白（pSyn129）進行免疫組織化學染色。

結果表明，與未進行跑步訓練組的A53T小鼠（A53T+PFF NR）相比，進行跑步訓練組的A53T組小鼠（A53T+PFF R）黑質區(qū)域的不可溶的病理性α-Syn明顯降低。并且，黑質區(qū)域的pSyn129含量也顯著減少。

以上實驗結果表明，跑步訓練可以抑制α-Syn在A53T小鼠黑質中的病理性傳播。

同時，研究人員對黑質區(qū)域的多巴胺能神經(jīng)元和催化多巴胺（DA）生成的酪氨酸羥化酶（TH）進行免疫組織化學染色檢測。

染色結果顯示，與未進行跑步訓練組的A53T小鼠（A53T+PFF NR）相比，跑步訓練組的A53T組小鼠（A53T+PFF R）黑質區(qū)域的多巴胺能神經(jīng)元和酪氨酸羥化酶丟失量明顯減少。

接下來，研究人員對多巴胺含量、中間產(chǎn)物和酪氨酸羥化酶的含量進行進一步檢測。

結果表明，伴隨著多巴胺能神經(jīng)元的保護，規(guī)律跑步訓練組的多巴胺、酪氨酸羥化酶及中間產(chǎn)物3,4-二羥基苯乙酸（DOPAC）和高香草酸（HVA）丟失量也明顯減少。

隨后，研究人員對小鼠的運動能力進行了行為檢測。

曠場實驗的結果顯示，跑步訓練組的A53T組小鼠（A53T+PFF R）運動能力明顯提高。

曠場實驗

以上的實驗結果說明，規(guī)律的跑步訓練對A53T小鼠黑質區(qū)域的多巴胺能神經(jīng)元具有明顯的保護作用。

在觀察到規(guī)律的跑步訓練對A53T小鼠腦內α-Syn的病理性傳播具有保護作用的現(xiàn)象后，研究人員決定進一步對其中的機制進行探究。

在上述的研究中，Pahan團隊發(fā)現(xiàn)了運動導致不可溶性的病理性α-Syn含量的減少，他們認為這提示自噬和溶酶體蛋白降解途徑可能是跑步訓練促進錯誤折疊蛋白聚集體降解的主要機制之一。

因此，他們查閱大量文獻尋找線索。Pahan團隊注意到，既往研究表明PPARα蛋白在溶酶體生成和自噬途徑發(fā)揮重要作用，并且有研究表明跑步訓練以后骨骼肌內的PPARα蛋白水平明顯升高。

綜合以上調研結果，研究人員決定圍繞PPARα蛋白展開機制研究。經(jīng)研究證實，跑步訓練組的A53T組（A53T+PFF R）小鼠黑質區(qū)域的PPARα蛋白水平確實明顯升高。

SN區(qū)域PPARα免疫熒光染色

接下來研究人員通過將PPARα-/-純合子小鼠同A53T純合子小鼠進行雜交獲得體內缺乏PPARα蛋白同時過表達α-Syn的子一代小鼠（A53T△PPARα），進一步驗證體內缺乏PPARα蛋白后，即使對小鼠進行同樣的跑步訓練，也無法發(fā)揮保護作用。

結果證實，相較于體內PPARα蛋白正常的跑步訓練組（A53T+PFF R）小鼠，體內缺乏PPARα蛋白的跑步訓練組（A53T△PPARα+PFF R）小鼠黑質區(qū)域的pSyn129和不可溶性的病理性α-Syn含量明顯升高。

這些結果均提示，PPARα蛋白是跑步訓練減緩α-Syn病理性傳播的關鍵。

免疫組織化學染色

最后，研究人員嘗試讓小鼠服用PPARα激動劑Fenofibrate，觀察是否能發(fā)揮類似跑步訓練的保護性作用。

結果證實，F(xiàn)enofibrate組（A53T + PFF + Feno）小鼠黑質區(qū)域的pSyn129和不可溶性的病理性α-Syn含量明顯降低，酪氨酸羥化酶神經(jīng)元和酪氨酸羥化酶丟失量明顯減少。

同時，對小鼠進行曠場實驗和轉棒實驗檢測，也提示使用Fenofibrate后運動能力得到了改善。

這些結果證實，小鼠使用PPARα激動劑后，能夠延緩α-Syn病理性播散并保護酪氨酸羥化酶神經(jīng)元。

總的來說，跑步訓練或藥物介導的PPARα激活，可能有助于預防α-Syn病理擴散和相關神經(jīng)元變性。Pahan團隊的這個研究給帕金森病及其他神經(jīng)退行性病患者延緩病情進展和提高生活質量帶來了全新的希望。

參考文獻：

[1].Tolosa E, Garrido A, Scholz SW, Poewe W. Challenges in the diagnosis of Parkinson's disease. Lancet Neurol. 2021;20（5):385-397. doi:10.1016/S1474-4422（21)00030-2

[2].Kalia LV, Lang AE. Parkinson's disease. Lancet. 2015;386（9996):896-912. doi:10.1016/S0140-6736（14)61393-3

[3].Dutta D, Paidi RK, Raha S, Roy A, Chandra S, Pahan K. Treadmill exercise reduces α-synuclein spreading via PPARα. Cell Rep. 2022;40(2):111058. doi:10.1016/j.celrep.2022.111058

[4].Hofer A, Berg D, Asmus F, et al. The role of alpha-synuclein gene multiplications in early-onset Parkinson's disease and dementia with Lewy bodies.J Neural Transm （Vienna). 2005;112（9):1249-1254. doi:10.1007/s00702-004-0263-3

[5].Minakaki G, Canneva F, Chevessier F, et al. Treadmill exercise intervention improves gait and postural control in alpha-synuclein mouse models without inducing cerebral autophagy. Behav Brain Res. 2019;363:199-215. doi:10.1016/j.bbr.2018.11.035

[6]. Sorrentino ZA, Brooks MMT, Hudson V 3rd, et al. Intrastriatal injection of α-synuclein can lead to widespread synucleinopathy independent of neuroanatomic connectivity. Mol Neurodegener. 2017;12(1):40. Published 2017 May 29. doi:10.1186/s13024-017-0182-z