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重磅综述!中科院动物所唐铁山/刘红美团队系统阐述突触传递障碍机制,为阿尔茨海默病等疾病提出早期干预…
转化医学网 2026-11-10 19:23:03

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近日,中科院动物所唐铁山/刘红美团队在国际知名学术期刊《Signal Transduction and Targeted Therapy》(IF:81.2)发表了一篇题为“Synaptic transmission and plasticity: molecular mechanisms, biological functions and therapeutic opportunities in neurodegenerative diseases”的重磅综述:系统梳理了神经退行性疾病中突触传递障碍的分子机制,涵盖突触前囊泡回收、突触后受体调控、胶质细胞-神经元互作、衰老对突触功能的影响,以及靶向突触完整性的治疗策略,为这类目前缺乏有效疗法的疾病提供了早期干预的新思路。

突触囊泡循环的机制

突触病变先于神经元死亡:一个被重新认识的干预窗口


神经退行性疾病中突触囊泡循环相关蛋白的变化

神经退行性疾病以突触和神经元的进行性丢失为标志,功能衰退随病程加剧,而目前多数治疗手段只能延缓而非逆转进程。正因如此,理解突触丢失与功能障碍的机制成为开发新疗法的关键。

尽管不同疾病在病因、遗传背景和受累脑区上差异显著,多种主要神经退行性疾病的一个共同特征是:突触传递障碍在神经元变性之前就已出现。这一发现把"突触"从病理结果推到了疾病进程的前沿,提示干预窗口可能比以往认为的更早。

突触前:囊泡回收机器的失灵


神经退行性疾病中突触后神经传递的调控因子

突触小泡的循环依赖一整套蛋白协作。文章列举了这一"回收机器"上的关键部件:SNARE 复合物负责把囊泡拽向细胞膜完成融合,Munc18-1 与 Munc13 家族负责囊泡的对接与启动,突触结合蛋白-1(Syt1)充当钙离子感受器触发同步释放,Complexin 精调融合效率,CSPα 则与伴侣蛋白共同维持囊泡稳态。

疾病正是在这一环环相扣的机器上出问题。阿尔茨海默病中,突触释放的关键蛋白 Syt1 与致病蛋白 APP、PS1 相互作用,并影响 β-分泌酶切割 APP 的过程,从而影响有毒 Aβ 片段的生成;作为突触标志物的 SV2A 在多种神经退行性疾病中表达异常。帕金森病相关基因 LRRK2 可磷酸化 NSF、促进 SNARE 复合物拆解,敲除该基因的果蝇出现明显的囊泡回收缺陷。亨廷顿病中,突变型 Huntingtin 蛋白干扰囊泡的装载与释放;ALS 中 C9orf72 缺失同样导致 SV2A 下调、回收速率下降。

突触后:受体与信号的失衡


神经退行性疾病中胶质细胞与突触的联系

突触后的调控横跨四大神经递质系统,其中谷氨酸是中枢神经系统最主要的兴奋性递质。

谷氨酸受体分三类,各司其职:AMPA 受体负责快速的兴奋传递,NMDA 受体像一道平时锁死、只有特定条件下才开启的"钙通道",是学习记忆的关键开关,代谢型受体则是调节器。围绕这些受体的异常在疾病中频繁出现。

抑制性系统(GABA 能)同样重要,它相当于神经网络的"刹车"。阿尔茨海默病中 GABA_A 受体下调削弱了抑制性突触后电位;在 APOE ε4 敲除小鼠中,移除该等位基因可挽救记忆丧失,提示它与中间神经元退化直接相关。胆碱能系统主管记忆与认知,自 1982 年"胆碱能假说"提出以来,其在阿尔茨海默病中的核心地位不断被强化——胆碱乙酰转移酶活性下降、递质装载能力受损,与患者记忆认知衰退的程度高度相关。多巴胺系统则经由 D1/D2 受体和 cAMP/PKA 信号通路参与认知调控,其通路障碍在帕金森病和亨廷顿病中均有报道。

胶质细胞:被低估的"配角"


衰老过程中突触传递改变的机制

文章特别强调,胶质细胞远不止"清除淀粉样蛋白"这一项功能,它们主动参与调控神经元兴奋与抑制的微妙平衡。

星形胶质细胞是神经元的"营养师与清洁工"。它的分支状突起包裹着突触,形成所谓"三元突触"——突触前、突触后与星形胶质细胞三方协作的结构。星形胶质细胞负责回收突触间隙里多余的谷氨酸,为神经元提供乳酸作为能量来源,还以载脂蛋白 E 的形式运送神经元所需的大部分胆固醇。小胶质细胞是中枢神经系统的常驻免疫细胞,在发育期负责修剪多余突触,在疾病中则可能失控。补体级联一旦被激活,会介导突触的过度丢失;但同一套机制又反过来降低淀粉样蛋白水平——炎症在这里扮演了双重角色。C9orf72 在小胶质细胞中缺失,反而会促进过度吞噬与突触丢失。

治疗新思路:从"修神经"到"修连接"


阿尔茨海默病相关遗传风险因子在突触处的功能

既然突触是早期可干预的靶点,那么针对它的药物就有了用武之地。文章按作用层次梳理了多条路径。

  • 突触前方向,双亮氨酸拉丝激酶(DLK)抑制剂通过抑制 JNK 信号减少突触退化;抗癫痫药左乙拉西坦通过作用于 SV2A,在阿尔茨海默病中具有独特价值;美金刚作为已获批的阿尔茨海默病用药,通过抑制 NMDA 受体过度激活发挥神经保护作用。

  • 受体与信号层面,AMPA 受体的正向变构调节剂 PAM-AMPA(S47445)可增强受体的膜表面表达;专门针对 GluN2A 的化合物 GNE-0723 在小鼠的莫里斯水迷宫测试中改善了学习与记忆;mGluR5 的正向调节剂 CDPPB 在阿尔茨海默病小鼠中增强神经元存活并减轻胶质化;利鲁唑作为经典抗肌萎缩侧索硬化药,通过减少谷氨酸释放减轻神经元退化;胆碱酯酶抑制剂虽难以改变病程,但激活烟碱型受体可促进 APP 走非淀粉样途径加工,被认为值得进一步研究。

  • 胶质与免疫层面是近年来的新兴方向:C1q 抗体阻断可减少小胶质细胞介导的突触丢失并恢复突触密度,TREM2 激动剂等免疫通路干预同样具备潜力。此外,β-内酰胺类抗生素可通过调节谷氨酸转运体发挥神经保护作用。

临床转化与未来展望


文章提出三点方向:一是早期筛查与预防性用药具有实际价值;二是神经元丢失很可能是致病蛋白聚集和胶质激活的下游结果,因此联合上游治疗可能比单点用药更有效;三是突触功能生物标志物是跨疾病指导药物开发的关键。文章不仅为理解神经退行性疾病的发病机制提供了全景式视角,更为开发早期诊断工具和有效治疗策略指明了新方向。


https://www.nature.com/articles/s41392-026-02776-4

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发布时间:2026-11-10 17:12:19


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