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帕金森?。≒arkinson’s disease，PD）是一種常見的神經(jīng)退行性疾病，以進(jìn)行性多巴胺能神經(jīng)元退行性病變和運(yùn)動功能障礙為主要特征。少突膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙通過髓鞘形成受損參與PD發(fā)病機(jī)制。2025年，河北醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院王磊教授團(tuán)隊發(fā)表了題為“Oligodendrocyte-Specific STAT5B Overexpression Ameliorates Myelin Impairment in Experimental Models of Parkinson’s Disease”的研究論文，揭示了帕金森病中少突膠質(zhì)細(xì)胞髓鞘損傷的表觀遺傳新機(jī)制。易基因科技為本研究提供DNA甲基化測序技術(shù)服務(wù)，助力揭示DNMT3A-STAT5B-MBP表觀遺傳調(diào)控軸在PD相關(guān)髓鞘損傷中的關(guān)鍵作用。
研究首先通過單核RNA測序（snRNA-seq）發(fā)現(xiàn)，在MPTP誘導(dǎo)的PD小鼠模型中，少突膠質(zhì)細(xì)胞比例顯著下降、分化成熟障礙，關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子STAT5B表達(dá)顯著下調(diào)。進(jìn)一步構(gòu)建少突膠質(zhì)細(xì)胞特異性AAV-MAG-OE-STAT5B過表達(dá)系統(tǒng)，證實STAT5B可通過直接結(jié)合MBP啟動子激活其轉(zhuǎn)錄，從而改善髓鞘完整性、保護(hù)多巴胺能神經(jīng)元并恢復(fù)運(yùn)動功能。下游靶基因DNA甲基化測序驗證（TBS）鑒定出STAT5B啟動子區(qū)域CpG島2202位點(diǎn)的DNMT3A介導(dǎo)高甲基化是PD中STAT5B表達(dá)沉默的表觀遺傳機(jī)制。本研究結(jié)果表明DNMT3A-STAT5B-MBP軸介導(dǎo)PD相關(guān)髓鞘損傷，進(jìn)而將表觀遺傳失調(diào)與少突膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙及隨后PD發(fā)病機(jī)制聯(lián)系起來，為PD精準(zhǔn)干預(yù)提供全新的靶點(diǎn)與生物標(biāo)志物。
易小結(jié)
本研究闡明了“膠質(zhì)細(xì)胞表觀遺傳失調(diào)-髓鞘損傷-多巴胺能環(huán)路衰竭”的級聯(lián)病理新機(jī)制，并揭示啟動子甲基化作為疾病標(biāo)志物的可行性，介導(dǎo)從基礎(chǔ)機(jī)制研究向臨床應(yīng)用轉(zhuǎn)化。
易基因提供的靶基因DNA甲基化測序（TBS）技術(shù)，以其靶向區(qū)域高深度覆蓋、單堿基分辨率及多重CpG位點(diǎn)檢測優(yōu)勢，精準(zhǔn)定位STAT5B啟動子差異甲基化位點(diǎn)，為解析DNA甲基化在神經(jīng)退行性疾病中的作用提供金標(biāo)準(zhǔn)證據(jù)。
研究方法
（1）動物模型和細(xì)胞處理：建立8周齡雄性C57BL/6小鼠的亞急性PD模型；培養(yǎng)人少突膠質(zhì)細(xì)胞系MO3.13和神經(jīng)母細(xì)胞瘤細(xì)胞系SH-SY5Y，并誘導(dǎo)其分化。
（2）snRNA-seq：對小鼠黑質(zhì)（SN）進(jìn)行snRNA-seq分析，包括聚類、細(xì)胞類型注釋及差異表達(dá)基因分析、富集分析。
（3）偽時間軌跡分析與轉(zhuǎn)錄因子活性預(yù)測：對少突膠質(zhì)細(xì)胞亞群進(jìn)行偽時間軌跡分析，重構(gòu)其分化路徑。預(yù)測并比較PD組和對照組少突膠質(zhì)細(xì)胞中轉(zhuǎn)錄因子（TF）的活性變化。
（4）組織學(xué)與免疫染色
免疫熒光（IF）：檢測STAT5B與Olig2（少突膠質(zhì)細(xì)胞標(biāo)志物）及MBP（髓鞘堿性蛋白）的共表達(dá)與表達(dá)水平。
免疫組化（IHC）：檢測酪氨酸羥化酶（TH，多巴胺神經(jīng)元標(biāo)志物）和神經(jīng)絲輕鏈蛋白（NfL）表達(dá)。
LFB染色：對髓鞘進(jìn)行組織化學(xué)染色，定量評估髓鞘密度和完整性。
透射電子顯微鏡（TEM）：定量評估髓鞘損傷程度。
（5）分子生物學(xué)實驗
RT-qPCR與Western blot：檢測STAT5B、MBP、TH、DNMT3A等基因的mRNA和蛋白表達(dá)水平。
雙熒光素酶報告基因?qū)嶒灒候炞CSTAT5B與MBP啟動子區(qū)的結(jié)合及轉(zhuǎn)錄激活能力。
放線菌素D（ActD）實驗：檢測MPP+處理后STAT5B mRNA的穩(wěn)定性。
（6）行為學(xué)實驗：轉(zhuǎn)棒實驗、爬桿實驗和步態(tài)分析評估小鼠的運(yùn)動功能。
（7）DNA甲基化分析
靶向甲基化測序（TBS）：對STAT5B啟動子區(qū)域CpG島進(jìn)行靶向測序，精準(zhǔn)檢測CpG位點(diǎn)甲基化水平。
關(guān)鍵結(jié)果
（1）snRNA-seq揭示MPTP誘導(dǎo)PD小鼠模型中少突膠質(zhì)細(xì)胞驅(qū)動的髓鞘成熟缺陷
研究首先通過snRNA-seq分析了MPTP模型及對照組小鼠黑質(zhì)中的細(xì)胞圖譜。結(jié)果顯示，PD組中少突膠質(zhì)細(xì)胞的比例顯著降低（圖1A）。差異基因表達(dá)分析發(fā)現(xiàn)，PD組少突膠質(zhì)細(xì)胞中髓鞘相關(guān)關(guān)鍵基因（Sox10、Plp1、Mbp、Mog、Mag、Mobp）表達(dá)顯著下調(diào)（圖1B-C）。通路富集分析表明，PD少突膠質(zhì)細(xì)胞的髓鞘形成、軸突包繞等功能受損，而帕金森病進(jìn)展、軸突損傷等通路異常激活（圖1D）。
（2）少突膠質(zhì)細(xì)胞中的STAT5B是MPTP誘導(dǎo)PD小鼠模型髓鞘損傷的關(guān)鍵調(diào)控因子
為鑒定調(diào)控少突膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子，研究者利用DoRothEA軟件分析發(fā)現(xiàn)STAT5B是PD少突膠質(zhì)細(xì)胞中下調(diào)最顯著的轉(zhuǎn)錄因子（圖2A-C）。Pearson相關(guān)性分析顯示，髓鞘密度與STAT5B的mRNA和蛋白表達(dá)水平呈顯著正相關(guān)（圖2D-E）。
（3）DNMT3A通過DNA甲基化降低STAT5B表達(dá)
研究人員最后研究了STAT5B上游的表達(dá)調(diào)控機(jī)制。首先，放線菌素D實驗表明，MPP+處理并未介導(dǎo)STAT5B mRNA穩(wěn)定性變化（圖3A），提示其下調(diào)主要源于轉(zhuǎn)錄水平的抑制。研究人員注意到STAT5B啟動子區(qū)域存在密集的CpG島（圖3B），暗示DNA甲基化的潛在調(diào)控作用。隨后，研究通過靶向甲基化測序（TBS）對STAT5B啟動子區(qū)域進(jìn)行單堿基分辨率甲基化水平檢測。結(jié)果顯示與對照組相比，PD模型（MPP+處理）中STAT5B啟動子的多個CpG位點(diǎn)甲基化水平顯著升高，其中以第2202位點(diǎn)變化最為顯著（圖3C-D）。這一發(fā)現(xiàn)精確定位可能影響STAT5B表達(dá)的關(guān)鍵甲基化區(qū)域，為后續(xù)機(jī)制研究提供精確坐標(biāo)。
此外為驗證DNMT3A作為甲基化轉(zhuǎn)移酶的作用，研究進(jìn)行了系統(tǒng)的功能實驗和驗證。結(jié)果完整構(gòu)建了“MPP+誘導(dǎo)→DNMT3A上調(diào)→DNMT3A介導(dǎo)STAT5B啟動子CpG 2202位點(diǎn)高甲基化→STAT5B轉(zhuǎn)錄沉默→MBP下調(diào)→髓鞘損傷”的表觀遺傳調(diào)控通路。
結(jié)論和啟示
本研究發(fā)現(xiàn)并證實在帕金森病模型中，DNA甲基轉(zhuǎn)移酶DNMT3A介導(dǎo)的STAT5B啟動子高甲基化是導(dǎo)致少突膠質(zhì)細(xì)胞功能障礙和髓鞘損傷的核心表觀遺傳調(diào)控機(jī)制。該高甲基化通過抑制STAT5B轉(zhuǎn)錄，進(jìn)而抑制其對髓鞘堿性蛋白MBP的轉(zhuǎn)錄激活，最終導(dǎo)致髓鞘損傷、多巴胺能神經(jīng)元退變和運(yùn)動功能障礙。在少突膠質(zhì)細(xì)胞中特異性過表達(dá)STAT5B可以挽救這些病理改變，證明靶向此軸的治療潛力。
研究展示了靶向深度甲基化測序（TBS）在精準(zhǔn)定位差異甲基化位點(diǎn)、解析表觀遺傳因果機(jī)制中的獨(dú)特優(yōu)勢，尤其適用于大樣本臨床隊列的表觀遺傳標(biāo)志物篩選和藥物靶點(diǎn)驗證。
參考文獻(xiàn)：
Li Y, Su Z, Zhai J, Liu Q, Wang H, Hao J, Tian X, Gao J, Geng D, Wang L. Oligodendrocyte-Specific STAT5B Overexpression Ameliorates Myelin Impairment in Experimental Models of Parkinson's Disease. Cells. 2025 Jul 25;14(15) doi: 10.3390/cells14151145.
