突变雄激素受体抑制中脑星形胶质细胞源性神经营养因子表达：致脊髓延髓肌萎缩的神经退变

doi:10.4103/NRR.NRR-D-23-01666

摘要/Abstract

摘要：

脊髓延髓肌萎缩是一种神经退行性疾病，由编码响应雄激素的转录因子雄激素受体基因中CAG三核苷酸重复序列异常扩增所引起。突变的雄激素受体基因翻译产生多聚谷氨酰胺区域异常扩增的雄激素受体蛋白，该蛋白易发生错误折叠并聚集在细胞核中，改变蛋白质的相互作用并扰乱雄激素受体蛋白介导的转录调控。此次实验发现，在N2a细胞和小鼠大脑中，多聚谷氨酰胺异常扩增的突变雄激素受体会导致中脑星形胶质细胞源性神经营养因子的表达降低。在小鼠脑内过表达中脑星形胶质细胞源性神经营养因子可抑制突变雄激素受体的蛋白聚集，并降低其神经毒性；而敲低内源性中脑星形胶质细胞源性神经营养因子则可加剧突变雄激素受体的蛋白聚集及其造成的神经元损伤。因此得出，突变雄激素受体抑制中脑星形胶质源性神经营养因子表达是脊髓延髓肌萎缩神经退行性变的潜在机制。

https://orcid.org/0000-0002-9370-8838 (Xiao-Jiang Li); https://orcid.org/0000-0002-4925-8710 (Su Yang)

关键词: 神经退变, 多聚谷氨酰胺疾病, 脊髓延髓肌萎缩, 雄激素受体, 中脑星形胶质细胞源性神经营养因子, 神经营养因子, 转录因子, 小鼠模型, 蛋白质错误折叠, 神经元丢失

Abstract: Spinal and bulbar muscular atrophy is a neurodegenerative disease caused by extended CAG trinucleotide repeats in the androgen receptor gene, which encodes a ligand-dependent transcription factor. The mutant androgen receptor protein, characterized by polyglutamine expansion, is prone to misfolding and forms aggregates in both the nucleus and cytoplasm in the brain in spinal and bulbar muscular atrophy patients. These aggregates alter protein–protein interactions and compromise transcriptional activity. In this study, we reported that in both cultured N2a cells and mouse brain, mutant androgen receptor with polyglutamine expansion causes reduced expression of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor. Overexpression of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor ameliorated the neurotoxicity of mutant androgen receptor through the inhibition of mutant androgen receptor aggregation. Conversely, knocking down endogenous mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor in the mouse brain exacerbated neuronal damage and mutant androgen receptor aggregation. Our findings suggest that inhibition of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor expression by mutant androgen receptor is a potential mechanism underlying neurodegeneration in spinal and bulbar muscular atrophy.

Key words: androgen receptor, mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor, mouse model, neurodegeneration, neuronal loss, neurotrophic factor, polyglutamine disease, protein misfolding, spinal and bulbar muscular atrophy, transcription factor

. 突变雄激素受体抑制中脑星形胶质细胞源性神经营养因子表达：致脊髓延髓肌萎缩的神经退变[J]. 中国神经再生研究(英文版), 2025, 20(9): 2655-2666.

Yiyang Qin, Wenzhen Zhu , Tingting Guo, Yiran Zhang, Tingting Xing, Peng Yin, Shihua Li, Xiao-Jiang Li, Su Yang. Reduced mesencephalic astrocyte–derived neurotrophic factor expression by mutant androgen receptor contributes to neurodegeneration in a model of spinal and bulbar muscular atrophy pathology[J]. Neural Regeneration Research, 2025, 20(9): 2655-2666.

参考文献

引言

出版重点

《中国神经再生研究（英文版）》杂志为SCI、PubMed数据库收录的国际唯一一本专注神经再生领域研究的经同行评议的开放获取期刊，出版来自全球神经再生领域专业学者的前沿性基础研究及临床研究及转化医学、循证医学优秀的最新成果。

期刊出版来自于脑损伤与神经再生、脊髓损伤与神经再生、周围神经损伤与神经再生和神经退行性病与神经再生、神经影像与神经再生的相关研究。期刊关注神经损伤与再生过程中的轴突再生、突触生长、神经可塑性、神经修复和替代、神经移植等最新研究成果。尤其关注应用细胞治疗、基因治疗、生物因子治疗、药物治疗、手术治疗、康复治疗、物理疗法、组织工程、生物工程、生物材料、神经假体等干预性方法产生神经再生效果的相关研究。文章应清晰描述抑制神经元损伤、减轻神经元损伤的一系列变化，保护损伤神经元的过程、方法、程度与评价，突出从细胞分子水平以及分子生物学水平解释神经元损伤后以及预后再生的机制。

NRR杂志被国际重要数据库收录

科学引文索引（Science Citation Index Expanded，SCI）

美国国立医学图书馆（PubMed）

美国国立医学图书馆开放获取全文数据库（PubMed Central, PMC）

美国生物学文摘数据库（BIOSIS previews, BP）

美国《化学文摘》（Chemical Abstracts, CA）

Scopus荷兰《医学文摘库/医学文摘》（Excerpta Medica, EM）

波兰《哥伯尼索引》（Index of Copurnicus, IC）

OvidSP平台数据库

中国科学引文数据库（CSCD）

中国科技期刊数据库-统计源期刊（CSTPCD）

编委会

主编Editor-in-Chief

苏国辉院士（Kwok-fai So, Chair Professor and Head, Jessie Ho Professor in Neuroscience, Department of Anatomy, The University of Hong Kong）。

联系方式：Email: szb@nrren.org 电话：+86 138 0499 8773

编委会成员

期刊编委队伍由国际神经再生领域著名学者、中国科学院院士、香港大学苏国辉教授领导的由100多位国际神经再生优秀专家组成。共同致力于创办一本发表神经再生领域专业学术研究经同行严格评审的优秀学术期刊。

在线投稿平台

作者可以通过www.nrronline.org在线投稿。

所有的稿件都将通过该系统提交至NRR杂志电子投稿出版管理系统。

作者有不明确的问题，请访问szb@nrren.org或咨询+86 138 0499 8773。

投稿后，当论文已处于审稿或等待审稿状态时，2个月内请勿将稿件再投至他刊。

初次投稿：

投稿信:

应说明文章未一稿多投，全部作者是否对所投稿件内容知情同意，推荐2-3位小同行审稿人。

作者协议：

投稿时请注意作者协议，如同意后可继续完成投稿，投稿成功后作者已与杂志签定了文章的相关版权。

投稿后的同行评议

期刊投稿平台应用国际最大的投稿平台Editorial Manager，投到本刊的每篇稿件都要经过3-4位小同行审稿人评审，审稿方法为国际学科小同行组成双盲审稿。所有发表在杂志的文章都将经过严格的双盲同行层层评议，审稿中注重科学性、伦理学和文章真实性的严格审查。期刊将在投稿后4周内通知作者评审意见。

根据评审意见，编辑部决定稿件返修，再审，被接受或退稿。稿件被接受后，作者可经投稿平台以通讯作者账号随时查询稿件的出版进程。

材料方法

讨论

特邀稿件

对特邀综述稿件的要求：

（1）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（2）全文不超过6000个单词，包括摘要，不包括参考文献，图和表格，出版后8-10个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

摘要：非结构式， 250单词。

引言：

主体内容：

总结：

作者贡献：

利益冲突：

参考文献：采用 Journal of Neuroscience格式。

特邀述评类文章：观点、点评、研究亮点、给编辑的信等。

特邀观点栏目文章要求：

（1）观点文章为作者对神经再生领域某一热点问题的评论，有作者鲜明的观点和作者本人

对此科研过程的认识和总结。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

特邀点评与研究亮点栏目文章要求：

（1）点评文章为点评在本刊发表的文章，研究亮点文章为点评国际优秀杂志近期或在线提前发表的前沿性的优秀文章。

（2）需提前向编委会提交写作大纲，通过选题后，文章需在2个月内完成。

（3）全文2000- 3000单词，包括参考文献，不需要图和表格，不需要摘要，出版后2个版面。

（4）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

给编辑的信栏目文章要求：

（1）给编辑的信文章为读者对本刊已发表文章的来信反馈。

（2）全文1000- 2000单词，不包括参考文献，文章不需要摘要、图和表格，出版后1个版面。

（3）文章写作结构：

文题：不超过 90个字母，20个单词。

主体内容：

利益冲突：

参考文献：不超过 5条，采用Journal of Neuroscience格式。

文章快阅

延伸阅读

NRR：暨南大学杨甦、李晓江团队揭示中脑星形胶质源性神经营养因子抑制在脊髓延髓肌萎缩中的潜在作用

撰文：朱文振，杨甦

多聚谷氨酰胺（polyglutamine，polyQ）疾病是一类以迟发性神经退变为特征的单基因遗传病 ^[1]。脊髓延髓肌萎缩，又称肯尼迪病，是首个被发现的多聚谷氨酰胺疾病，其致病基因是位于X染色体上的雄激素受体，编码响应雄激素的转录因子^[2]。正常雄激素受体基因1号外显子存在9-34个CAG重复，而脊髓延髓肌萎缩患者中的重复次数则超过38个 ^[3]。突变的雄激素受体基因翻译产生多聚谷氨酰胺区域异常扩增的雄激素受体蛋白，该蛋白易发生错误折叠并聚集在细胞核中，改变蛋白质的相互作用并扰乱雄激素受体蛋白介导的转录调控 ^[4]。中脑星形胶质细胞源性神经营养因子（mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor，MANF）是一种新型神经营养因子，因其在帕金森病、脑卒中等多种脑疾病模型中发挥保护作用而受到关注 ^[5]。最近有研究提示雄激素受体可参与调控MANF的转录活性 ^[6]，但带有多聚谷氨酰胺扩增的突变雄激素受体如何影响MANF的表达，以及MANF是否参与脊髓延髓肌萎缩的发病机制尚不明确。

中国暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院杨甦、李晓江团队在《中国神经再生研究（英文）》（Neural Regeneration Research）上发表了题为“Reduced mesencephalic astrocyte–derived neurotrophic factor expression by mutant androgen receptor contributes to neurodegeneration in a model of spinal and bulbar muscular atrophy pathology”的研究。实验发现，多聚谷氨酰胺异常扩增的突变雄激素受体会导致MANF的表达降低。在小鼠脑内过表达MANF可抑制突变雄激素受体的蛋白聚集并降低其神经毒性；反之，敲低内源性MANF则可加剧突变雄激素受体的蛋白聚集及其造成的神经元损伤。由此揭示了中脑星形胶质源性神经营养因子是脊髓延髓肌萎缩的新致病机制和潜在治疗靶点。

雄激素受体是依赖雄激素配体的转录因子，其转录失调被确认是脊髓延髓肌萎缩的一项主要致病机制。因此，阐明突变雄激素受体引起的转录调控紊乱有着重要的科研和临床转化价值。最近的一项研究报道，在诱导多能干细胞分化的心肌细胞中，正常雄激素受体的功能会抑制MANF的转录 ^[6]。然而此调控功能是否存在于小鼠脑内尚不清楚。因此杨甦、李晓江等利用Western blot和PCR比较了2月龄雄性和雌性小鼠的大脑皮质、纹状体、小脑以及心脏中MANF蛋白和mRNA的表达，明确了MANF的表达具有性别和器官特异性：在心脏中，雄性小鼠MANF蛋白水平低于雌性小鼠，提示雄激素受体抑制MANF表达；在脑内，雄性小鼠MANF蛋白水平高于雌性小鼠，提示雄激素受体促进MANF表达（图1）。

图1 MANF的表达具有性别和器官差异性（图源：Qin et al., Neural Regen Res, 2025）

随后，杨甦、李晓江等利用构建好的表达载体和腺相关病毒在小鼠脑神经瘤细胞系（Neuro-2a; N2a）和野生型小鼠的大脑皮质内分别表达正常（AR0Q）和突变（AR48Q）的雄激素受体。在N2a细胞系中，AR0Q可促进MANF的表达，而AR48Q丧失了该功能（图2A）。在雄性野生型小鼠的大脑皮质内，AR48Q在神经元的细胞核内异常聚集并造成MANF的表达水平降低（图2B和C）。通过检验NeuN、MAP2、PSD95等多个神经元标志蛋白，发现AR48Q导致神经元损伤（图2D）。考虑到MANF在多种脑疾病模型中具有神经保护作用 ^[7-9]，这些结果提示突变雄激素受体降低MANF表达可能是脊髓延髓肌萎缩的一个潜在致病机制。

图2 突变雄激素受体使MANF表达降低并产生神经毒性（图源：Qin et al., Neural Regen Res, 2025）

为验证上述假说，杨甦、李晓江等利用脑内过表达MANF转基因（MANF TG）小鼠。在MANF TG小鼠的大脑皮质表达AR48Q并重复上述神经病理检测。发现过表达MANF可以显著缓解突变雄激素受体对神经元的损伤（图3A）。并且该保护效果可能来源于MANF抑制AR48Q聚集体的形成（图3A）。研究还采用了相反的策略，通过CRISPR/Cas9基因编辑工具在野生型小鼠的大脑皮质内敲低内源性MANF同时表达AR48Q，发现MANF的减少加剧了神经元损伤，并且显著性增加了AR48Q聚集体的形成（图3B）。

图3 过表达和敲低MANF分别改善和加重突变雄激素受体的神经毒性（图源：Qin et al., Neural Regen Res, 2025）

综上所述，此次研究表明，突变雄激素受体会降低MANF在脑内的表达，而MANF作为一种神经保护蛋白可以抑制突变雄激素受体的神经毒性。由此揭示了MANF的表达降低是脊髓延髓肌萎缩中神经元退变的一种分子机制，人为增加MANF的表达是治疗脊髓延髓肌萎缩的一种潜在方法。研究的局限性是未使用脊髓延髓肌萎缩的转基因小鼠模型，而是利用脑立体定位注射在小鼠的大脑皮质局部表达突变雄激素受体。因此该小鼠模型没有表现出明显的运动功能障碍。因此无法研究MANF表达变化对小鼠行为的影响。未来的研究需要使用脊髓延髓肌萎缩的转基因模型来深入探究MANF的表达变化对小鼠的运动功能以及寿命的影响。尽管如此，此项研究扩展了对于MANF的神经保护功能的认知。后续研究可以进一步探究MANF的神经保护分子机制，以及探索以MANF为靶点的神经修复策略。

原文链接：https://doi.org/10.4103/NRR.NRR-D-23-01666

参考文献

[1] Orr HT, Zoghbi HY. Trinucleotide repeat disorders. Annu Rev Neurosci. 2007;30:575-621.

[2] Davey RA, Grossmann M. Androgen receptor structure, function and biology: from bench to bedside. Clin Biochem Rev. 2016;37(1):3-15.

[3] La Spada AR, Wilson EM, Lubahn DB, et al. Androgen receptor gene mutations in X-linked spinal and bulbar muscular atrophy. Nature. 1991;352(6330):77-79.

[4] Arnold FJ, Merry DE. Molecular mechanisms and therapeutics for SBMA/Kennedy's disease. Neurotherapeutics. 2019;16(4):928-947.

[5] Yang S, Li S, Li XJ. MANF: A New Player in the Control of Energy Homeostasis, and Beyond. Front Physiol. 2018;9:1725.

[6] Zhang Y, Sun C, Li Y, et al. Hormonal therapies up-regulate MANF and overcome female susceptibility to immune checkpoint inhibitor myocarditis. Sci Transl Med. 2022;14(669):eabo1981.

[7] Yang S, Huang S, Gaertig MA, et al. Age-dependent decrease in chaperone activity impairs MANF expression, leading to Purkinje cell degeneration in inducible SCA17 mice. Neuron. 2014;81(2):349-365.

[8] Airavaara M, Shen H, Kuo CC, et al. Mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor reduces ischemic brain injury and promotes behavioral recovery in rats. J Comp Neurol. 2009;515(1):116-124.

[9] Voutilainen MH, Bäck S, Pörsti E, et al. Mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor is neurorestorative in rat model of Parkinson's disease. J Neurosci. 2009;29(30):9651-9659.