2020年6月，美國愛荷華州艾姆斯市愛荷華州立大學生物醫學係帕金森病研究實驗室Anumantha G. Kanthasamy團隊在The Journal of Clinical Investigation發表論文Kv1.3 modulates neuroinflammation andneurodegeneration in Parkinson's disease，發現Kv1.3通道在帕金森病(PD)的神經炎症反應中起著不可或缺的作用，可能是PD的潛在治療靶點。
1研究背景
PD是一種複雜的神經退行性疾病，其主要特征是大腦黑質致密部(SNpc)區域中的多巴胺能神經元喪失。PD的主要病理標誌之一是α-突觸核蛋白聚集(αSynAgg)。
Kv1.3廣泛表達於T細胞、B細胞、巨噬細胞、視網膜神經節細胞、小膠質細胞和神經元中。最近的研究顯示，Kv1.3在小膠質細胞介導的神經元細胞死亡和炎症因子的產生起到重要作用。Kv1.3包含多個富含脯氨酸的序列，可以與Src同源(SH)域結合。同時該課題組之前的研究發現Src激酶家族中的Fyn在PD模型以及人類PD患者的黑質組織表達上調，並在小膠質細胞炎症中起重要作用。因此，作者假設Fyn和Kv1.3相互作用以增強神經炎症反應，從而調節PD中的神經退行性變性。
2關鍵結果
作者發現在體外小膠質細胞中加入αSynAgg後Kv1.3的表達上調。全細胞膜片鉗揭示，αSynAgg增加了Kv1.3通道活性。qRT-PCR分析表明，與其它鉀通道(如KCa3.1，Kv1.1或Kv1.5)相比，αSynAgg最能誘導Kv1.3mRNA表達上升。同樣，通過Western blot和免疫組化染色同樣發現Kv1.3蛋白水平也有所提高。流式細胞分析表明，αSynAgg增加了初級小膠質細胞(PMC)中Kv1.3的表麵表達。
隨後，作者發現PD患者的B細胞以及用αSyn-Agg處理的離體腦切片中，Kv1.3的表達上調。由於PD是一種多因素疾病，迄今為止，沒有體內模型能夠重現PD的所有症狀。因此，為了更好地了解Kv1.3的潛在作用，作者使用了三種不同的PD模型鼠進行試驗。結果發現三種PD鼠中Kv1.3的表達均明顯高於正常鼠。
然後作者研究了Kv1.3基因轉錄上調背後的分子機製：Fyn通過Fyn /PKCδ激酶信號級聯反應調節小膠質細胞中Kv1.3的轉錄調控。作者早前的研究發現炎症發生會激活Src家族激酶Fyn，Fyn調節小膠質細胞中的p38 MAPK和NF-κB通路，並且Fyn也可以通過磷酸化PKCδ調節小膠質細胞。在本研究中，作者證明了p38MAPK和經典的NF-κB通路均介導Kv1.3的轉錄調控。此外，Fyn/PKCδ炎症途徑是Kv1.3轉錄和響應炎症刺激的主要調節因子。αSynAgg可以調節Kv1.3的磷酸化，並且Fyn激酶在此αSynAgg誘導的Kv1.3磷酸化中起重要作用。
隨後作者通過膜細胞膜片鉗技術和免疫共沉澱，發現了Fyn調節Kv1.3的翻譯後修飾，Fyn直接將PD模型中Kv1.3 135位點的酪氨酸磷酸化。對PD患者和年齡匹配的對照大腦的Western blot分析也顯示Kv1.3的磷酸化水平增加。 Fyn和Kv1.3的免疫沉澱顯示在αSynAgg處理後Fyn與Kv1.3直接相互作用。Fyn WT和KO PMC的Western blot顯示，Kv1.3在135位點的酪氨酸的磷酸化是由Fyn介導的，saracatinib對Fyn的藥理抑製作用降低了Kv1.3磷酸化。
進一步作者在離體的PD細胞模型中證實Kv1.3調節PD模型中的神經炎症。與野生型PMC相比，Kv1.3-KO小鼠的PMC分泌的TNF-α、IL-12和IL-1β少得多。qRT-PCR分析表明，Kv1.3過表達顯著增加了αSynAgg誘導的Nos2，pro-IL-1β和Tnf-α的mRNA水平。在αSynAgg處理後，Kv1.3過表達顯著誘導IL-6和IL-12的分泌。這些數據共同表明，Kv 1.3在αSynAgg誘導的小膠質細胞炎症中起重要作用。接下來作者用Kv1.3特異性抑製劑PAP-1作用小膠質細胞，發現PAP-1減少了PD的神經炎症和神經退行性變。
最後，作者通過αSynPFF小鼠模型進一步證明了Kv1.3作為PD潛在的治療靶點。抑製Kv1.3可防止αSynPFF誘導的行為缺陷和多巴胺能神經元丟失。
3總結與展望
作者證明Kv1.3在PD型中被上調，並通過NF-κB和p38 MAPK途徑受到Fyn /PKCδ激酶級聯信號的近端控製。Fyn可以進一步磷酸化Kv1.3，從而調節Kv1.3通道的活性。PD模型中的Kv1.3上調在神經炎症介導的神經退行性變性中起主要作用。這些發現進一步證明了Kv1.3介導的信號級聯反應可以調節帕金森病中的小膠質細胞炎症。作者在3種不同的PD動物模型(包括MitoPark轉基因，MPTP和αSynPFF小鼠模型)中對Kv1.3阻滯劑PAP-1進行了全麵的臨床前評估，為Kv1.3調節劑在治療PD藥物開發提供重要的依據。
