2024年10月18日，暨南大学粤港澳中枢神经再生研究院杨甦/李晓江团队在国际权威期刊Molecular Neurodegeneration（一区Top，IF 14.9）发表题为“Increased expression of mesencephalic astrocyte-derived neurotrophic factor (MANF) contributes to synapse loss in Alzheimer’s disease”的研究论文。研究团队发现MANF过表达会导致突触蛋白表达水平下降和突触数量减少，进而影响小鼠的学习和记忆功能。在AD小鼠模型中增加或降低MANF的表达会相应的加剧或缓解AD病理表型。这些结果与以往研究中MANF发挥神经保护功能的发现不同，提示MANF具有复杂的神经生物学功能，同时也揭示了ER-stress与AD发病机制的关联。
研究亮点
01、首次揭示MANF与AD突触丢失的直接关系：MANF的表达随AD小鼠模型和患者脑中病理进展显著增加，并与突触相关蛋白的表达成负相关。在MANF转基因小鼠和AD小鼠中，MANF过表达导致突触数量减少，学习和记忆功能受损。
02、发现分子机制：MANF通过与ELAVL2蛋白（一种与学习和记忆功能密切相关的RNA结合蛋白）结合，改变其与下游突触相关mRNA的结合，进而影响基因表达。
主要研究结果
01、MANF上调与AD病理的关系
5x FAD小鼠体内MANF的表达随年龄增加而升高，且伴有突触蛋白减少。该现象在AD患者的海马体内也得到了验证。进一步研究发现，MANF的表达与β-Amyloid的累积（β-Amyloid burden）呈正相关，与突触后蛋白PSD95和突触前囊泡蛋白synaptophysin的减少显著相关。
02、MANF的表达影响突触数量和功能
用脑内过表达MANF的转基因小鼠开展行为学实验，发现MANF转基因小鼠的学习和记忆能力下降、焦虑水平上升。电生理实验显示MANF转基因小鼠的海马体神经元功能异常。这些结果提示MANF过表达会影响海马体神经元的功能，进而导致小鼠行为异常（图1）。
图1 MANF在海马体过表达导致行为和神经突触缺陷
进一步检测MANF转基因小鼠的突触蛋白表达，发现该小鼠海马体内PSD95和synaptophysin都显著减少，免疫荧光染色和高尔基染色结果显示神经突触数量显著减少。说明MANF过表达导致海马体内神经突触减少，这可能是影响小鼠学习和记忆功能的原因。
利用CRISPR/Cas9基因编辑技术在5xFAD小鼠的海马体内敲低MANF的表达，发现MANF表达降低不影响β-Amyloid的累积，但是显著缓解了小鼠的行为学异常和突触丢失（图2）。
图2 在5xFAD小鼠海马区中敲低MANF的表达减轻了突触丢失和行为学异常
03 分子机制：MANF与ELAVL2的相互作用
通过蛋白质组学和转录组学分析，研究团队找到了与MANF相互作用的蛋白——与学习和记忆功能密切相关的RNA结合蛋白ELAVL2。MANF过表达会影响ELAVL2与下游突触相关mRNA的结合，进而影响相关基因的表达（图3）。这些结果揭示了MANF影响神经突触数量和功能的机制。
图3 MANF通过与ELAVL2结合影响突触相关基因表达
研究结论
本文的研究结果为基于MANF的治疗方法开发提供了重要指导。
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