Lnc-USP28-6/ZBTB16軸調控NLRP3炎性小體的激活以及α-突觸核蛋白的SUMO化，從而驅動帕金森病的發病機制
《Brain, Behavior, and Immunity》：Lnc-USP28-6/ZBTB16 axis orchestrates NLRP3 inflammasome activation and α-synuclein SUMOylation to drive Parkinson’s disease pathogenesis
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時間：2026年03月03日
來源：Brain, Behavior, and Immunity 7.6
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帕金森病（PD）中ZBTB16通過激活NLRP3炎癥小體和SUMO化促進α-突觸核蛋白聚集，且lnc-USP28-6通過轉錄調控ZBTB16表達形成致病軸。研究在PBMCs和動物模型中驗證了ZBTB16在神經炎癥與蛋白病理中的雙重作用，提出靶向該軸路的潛力治療策略。
王楠|王曼|游一飛|安佳佳|賈佳|趙斌|曹張|王賢志|葛瑞麗|陳莉|王洪財
中國山東省濱州市濱州醫學院附屬醫院神經內科，郵編256603
摘要
帕金森病（PD）是一種神經退行性疾病，其特征是神經炎癥和α-突觸核蛋白（α-syn）的聚集，這導致神經元逐漸喪失，但其調控機制仍不清楚。含鋅指和BTB結構域的蛋白16（ZBTB16）被認為在神經病理過程中起著關鍵作用，它將蛋白質穩態失調與神經免疫軸的激活聯系起來。然而，ZBTB16在PD中的具體作用和分子機制仍不甚明了。基于初步的RNA測序分析，發現PD患者的 peripheral blood mononuclear cells（PBMCs）中ZBTB16表達上調，我們進一步分析了57名PD患者和死后紋狀體組織中的ZBTB16表達情況，發現其表達顯著高于對照組。在羅丹明（ROT）誘導的PD模型中，ZBTB16表達升高與凋亡活性增加相關。在SH-SY5Y多巴胺能神經元和BV2小膠質細胞（BV2 cells）中的機制研究表明，ZBTB16過表達通過轉錄激活和翻譯后修飾增強α-syn的聚集，這種效應與突變狀態無關。共聚焦顯微鏡觀察證實PD紋狀體組織中α-syn與SUMO1的共定位，小膠質細胞模型顯示ZBTB16依賴性UBC9上調，增加了SUMO1+/α-syn+細胞的數量；敲低ZBTB16可逆轉這一效應。此外，在同時表達突變型LRRK2和α-syn的BV2細胞中，ZBTB16通過增強NLRP3炎性體激活、Gasdermin D（GSDMD）表達和IL-1β/IL-18分泌來加劇病理過程，PD組織中觀察到顯著的GSDMD/α-syn共定位。初步RNA測序分析表明lnc-USP28-6調控ZBTB16表達，系統分析ZBTB16啟動子后發現lnc-USP28-6的調控作用。臨床數據發現PD患者外周血中lnc-USP28-6表達升高，它在SH-SY5Y細胞中獨立于ROT轉錄上調ZBTB16和α-syn。這些發現揭示了一個新的lnc-USP28-6/ZBTB16軸，該軸通過兩種機制驅動PD病理過程：通過炎性體激活加劇神經炎癥，并通過SUMO化促進α-syn聚集，表明它們是潛在的治療靶點。
引言
帕金森病（PD）的神經病理學特征是黑質-紋狀體多巴胺能神經元的進行性退化，導致紋狀體多巴胺耗竭和路易小體病理（Poewe等人，2017年）。大量證據表明α-突觸核蛋白（α-syn）的聚集激活了NLRP3炎性體（Huang等人，2023年）；而神經炎癥反應又進一步加劇了α-syn的錯誤折疊，形成一個自我延續的惡性循環（Lema Tomé等人，2013年）。這些相互作用突顯了神經炎癥在PD病理中的核心作用，強烈支持將其歸類為慢性神經炎癥性疾病（Grotemeyer等人，2022年）。
α-突觸核蛋白（α-syn）的翻譯后修飾（PTMs），包括SUMO化、泛素化、磷酸化和硝基化，對其聚集傾向有關鍵調控作用。其中，SUMO介導的PTMs在促進α-syn積累中起著特別重要的作用（Khan和Jung，2023年）。α-syn在絲氨酸殘基上的磷酸化已被證實與其病理聚集密切相關，并是PD的關鍵分子標志（Liu等人，2025年）。重要的是，這些PTMs之間存在功能上的相互作用，磷酸化調節SUMO化過程，反之亦然，從而影響α-syn的病理和疾病進展（Zhang等人，2023年）。
含鋅指和BTB結構域的蛋白16（ZBTB16），也稱為早幼粒細胞白血病鋅指蛋白（PLZF），是一種KRAB-ZF家族轉錄因子，調節多種生物過程，包括細胞生長、分化和凋亡（Suliman等人，2012年；Liu等人，2016年）。新證據表明ZBTB16是早期神經元譜系分化的關鍵轉錄調節因子（Gaber等人，2013年）。值得注意的是，亨廷頓病模型顯示ZBTB16能夠表觀遺傳地調節多巴胺能細胞的可塑性，提示其在多巴胺能細胞命運的特異性調控中的潛力（Huguet等人，2019年）。現有證據表明，在中樞神經系統（CNS）中，ZBTB16似乎是中腦多巴胺能神經元發育的主要調節因子，對其分化軌跡和譜系決定起關鍵作用（Huguet等人，2019年）。
從機制上講，ZBTB16通過別構激活E3泛素連接酶復合物來抑制自噬流（Zhang等人，2015年），揭示了蛋白質穩態維持的一個新調控軸。ZBTB16的失調與阿爾茨海默病的病理過程有關，它導致紋狀體神經元功能障礙和認知缺陷（Lee等人，2022年）。然而，其在PD中的確切機制作用仍不清楚，需要進一步研究。
新證據表明，外周血樣本中可檢測到的特定基因表達模式的變化可能與PD的不同進展相關，這使外周血轉錄組特征成為PD預后分層的潛在生物標志物（Pinho等人，2016年）。基于這一病理生理學框架，我們系統地研究了PD患者外周血單核細胞（PBMCs）中ZBTB16的表達動態。
ZBTB16已被證明是通過表觀遺傳-細胞因子相互作用調節炎癥級聯的潛在生物標志物（Dong等人，2024年）。機制研究表明，ZBTB16調控SUMO化依賴的PTMs，從而調控非典型的炎性體組裝，它通過別構控制凋亡相關斑點樣蛋白的寡聚化來放大炎性體介導的促炎反應（Dong等人，2023年）。這些證據共同表明ZBTB16在神經炎癥信號傳導級聯中起著關鍵作用，是將蛋白質穩態失調與神經免疫軸激活聯系起來的關鍵樞紐。
長鏈非編碼RNA（lncRNAs）在細胞過程中作為關鍵的表觀遺傳調節因子（Waseem等人，2020年；Fok等人，2017年；Li等人，2019年）。在PD中，lncRNA的失調影響神經炎癥、線粒體功能障礙和自噬等關鍵通路（Honarmand Tamizkar等人，2021年；Rezaei等人，2021年）。特定的lncRNA通路（如LINC09238/miR-30c-5p）通過線粒體機制參與PD病理（Yousefi等人，2022年）。外周血lncRNA的表達模式可能作為PD的生物標志物（Huang等人，2024年）。雖然ZBTB16的失調與PD有關，但lncRNAs是否直接調控ZBTB16的轉錄尚不清楚。因此，本研究探討了PD多巴胺能細胞模型中lncRNAs對ZBTB16的表觀遺傳調控。
我們對ZBTB16啟動子的系統分析鑒定出幾個候選的調控lncRNAs（LNCipedia）。具體來說，我們發現lnc-USP28-6通過調控ZBTB16表達來驅動PD病理過程，進而促進炎性體激活和SUMO化介導的α-syn聚集。這一調控軸成為PD發展的重要病理因素。
參與者
本研究于2021年1月1日至2024年9月30日在濱州醫學院附屬醫院進行。研究方案獲得了醫院機構人類受試者保護委員會和醫院科學研究倫理委員會的批準（批準編號2021-G002-01）。在研究開始前，所有參與者的監護人簽署了書面知情同意書。參與者年齡在40歲及以上。
PD患者PBMC和紋狀體組織中的ZBTB16表達
實驗設計見圖1。根據英國帕金森病協會腦庫（UKPDSBB）標準和運動障礙協會PD臨床診斷標準（MDS-PD），確診了3例特發性PD患者。RNA測序（RNA-seq）發現了PD患者PBMCs中的差異表達基因（DEGs）。主成分分析（PCA）顯示病例組和對照組之間存在明顯的分群（圖2A）。功能注釋和通路分析進一步證實了這一點。
ROT誘導的PD小鼠模型中的ZBTB16表達和亞細胞定位
如圖4A–C所示，與對照組相比，ROT處理的小鼠SN中的ZBTB16 RNA和蛋白質表達水平升高。共聚焦顯微鏡用于評估SN中Iba-1+小膠質細胞和GFAP+星形膠質細胞中的ZBTB16定位。定量分析顯示，ROT組中Iba-1+/ZBTB16+和GFAP+/ZBTB16+雙陽性細胞的數量顯著增加（圖4D–G）。此外，在酪氨酸羥化酶陽性（TH+）細胞中也觀察到ZBTB16表達升高。
討論
系統分析顯示，PD患者PBMCs中的ZBTB16轉錄本顯著上調，同時紋狀體中的蛋白質水平也高于健康對照組。免疫組化顯示ZBTB16表達特異性地定位于PD患者的紋狀體神經元和小膠質細胞中。ROT誘導的小鼠模型顯示多巴胺能神經元、小膠質細胞和星形膠質細胞中的ZBTB16表達也上調。
結論
本研究表明，PD患者PBMCs中的ZBTB16 RNA表達上調，以及紋狀體死后標本中ZBTB16蛋白質表達上調；這些發現通過ROT誘導的動物和細胞模型得到了嚴格驗證。機制分析表明，ZBTB16增強了α-syn的活性，并協同放大了由突變型α-syn和LRRK2 G2019S驅動的NLRP3炎性體激活。此外，ZBTB16還顯著...
局限性
本研究僅在雄性小鼠中進行。
研究資助
本研究得到了中國國家自然科學基金（NSFC）（洪財王的81601108項目）、山東省自然科學基金（洪財王的ZR2016HQ14項目和ZR2021MH135項目）以及齊魯衛生人才計劃的資助。
作者貢獻
N.W.、M.W.和H.C.W.設計了實驗。N.W.、M.W.、Y.F.Y.和J.J.A.執行了實驗。N.W.、M.W.和Y.F.Y.分析和解釋了數據。H.C.W.撰寫了初稿，所有作者都閱讀、編輯并批準了該稿件。N.W.、M.W.、R.l.G.、Z.C.和C.L.提供了試劑、材料和分析工具。
未引用的參考文獻
Poewe等人（2017年）。
CRediT作者貢獻聲明
王楠：寫作 - 審稿與編輯。
王曼：寫作 - 審稿與編輯。
游一飛：數據管理。
安佳佳：概念構思。
賈佳：形式分析。
趙斌：資源提供。
曹張：驗證。
王賢志：數據管理。
葛瑞麗：監督。
陳莉：軟件支持。
王洪財：監督。
倫理批準和參與同意
所有來自人類細胞和組織的數據均獲得了濱州醫學院附屬醫院機構人類受試者保護委員會和醫院科學研究倫理委員會的批準（批準編號2021-G002-01）。
致謝
我們感謝濱州醫學院附屬醫院醫學研究中心提供的精密實驗儀器。
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