「文献解读」SIRT3如何促进神经再生？珠江医院团队揭示AD治疗新思路
阿尔茨海默病（AD）的治疗长期聚焦于“保住现有神经元”，效果却不及预期。于是，促进神经再生成为另一条备受关注的思路。SIRT3 是一种 NAD⁺ 依赖的去乙酰化酶，此前研究提示它能保护神经干细胞（NSC）免受小胶质细胞活化造成的损伤，但它究竟如何影响神经再生，仍不清楚。
南方医科大学珠江医院团队在《Stem Cell Research & Therapy》（2024）报道：在 APP/PS1 小鼠海马中过表达 SIRT3，可改善认知并增加神经再生；机制上，SIRT3 通过 DVL/GSK3/ISL1 轴，调控 NSC 的增殖、分化与凋亡。 01研究背景
• AD 与神经再生受损相关：单纯保护神经元的策略效果有限，促进神经再生被视为潜在的治疗方向。
• SIRT3 的已知作用：团队前期研究显示，SIRT3 可抑制氧化应激和线粒体功能障碍，减轻小胶质细胞活化对 NSC 的损伤。
• 尚未回答的问题：SIRT3 在神经再生中的确切作用、是否经由 Wnt/β-catenin 信号发挥作用并不明确；ISL1 则是决定胆碱能神经元命运的转录因子，而胆碱能神经元丢失正是 AD 记忆缺陷的重要原因。
02研究设计• 动物模型：6 月龄 APP/PS1 转基因小鼠，经侧脑室立体定位注射过表达 SIRT3 的腺相关病毒（AAV），与野生型（WT）、阴性对照病毒组比较。
• 行为学与组织学：旷场实验（OFT，评估焦虑样行为）、Morris 水迷宫（MWM，评估空间学习记忆）；HE、Nissl 染色，DCX（未成熟神经元标志）与 Aβ 免疫荧光。
• 细胞模型：小鼠神经干细胞 C17.2 与小胶质细胞 BV2 做 transwell 共培养（BV2 以 Aβ 激活），并用视黄酸（RA）诱导 NSC 分化。
• 分子机制：过表达/敲低 SIRT3、GSK3α/β、DVL，结合 EdU、CCK-8、Western blot、免疫荧光、流式凋亡检测和 Co-IP。
03核心研究结果 ① SIRT3 过表达改善 APP/PS1 小鼠的认知与焦虑样行为 APP/PS1 小鼠的 SIRT3 表达低于 WT，AAV 给药后显著回升。旷场实验中，SIRT3 组的活动量和中央区停留时间高于 APP/PS1 组（仍低于 WT）；水迷宫探索期，SIRT3 组在目标象限的停留时间比例和穿越平台次数明显增加。 作者据此认为，SIRT3 过表达可增强认知功能并缓解焦虑样症状。
图1：SIRT3 改善 APP/PS1 小鼠的行为学表现（原文 Fig. 2）
② 海马神经再生增加，Aβ 沉积减少
HE 和 Nissl 染色显示，APP/PS1 小鼠海马神经元核固缩、锥体细胞减少、Nissl 小体缺失；SIRT3 过表达在不同程度上减轻了神经元丢失。DCX 阳性的未成熟神经元在 APP/PS1 小鼠中明显减少，SIRT3 使其数量得到恢复。
此外，SIRT3 组海马 CA1、CA3 和 DG 区的 Aβ 沉积数量与斑块总面积均低于 APP/PS1 组。
图2：SIRT3 减轻 APP/PS1 小鼠海马神经元损伤并恢复 DCX⁺ 细胞（原文 Fig. 3）
③ SIRT3 促进 NSC 增殖与分化，并伴随 Wnt/β-catenin 通路激活
EdU 实验显示，过表达 SIRT3 增加 NSC 增殖，敲低则相反。RA 诱导分化时，SIRT3 过表达使 GFAP、p-β-catenin（Ser33/37/Thr41）、GSK3α 和 GSK3β 降低，ChAT、DVL、β-catenin 以及磷酸化（失活型）的 p-GSK3α（Ser21）、p-GSK3β（Ser9）升高，敲低 SIRT3 则呈现相反变化。
④ 两种 GSK3 分工不同：GSK3α 偏重增殖，GSK3β 偏重分化
在共培养模型中，过表达 GSK3α/β 抑制 NSC 增殖，敲低则促进增殖，其中 GSK3α 的作用更突出。在分化方面，敲低 GSK3α/β 增加 Tuj1 阳性的神经元并减少 GFAP 阳性细胞，GSK3β 的影响更明显。
结合 GSK3β 抑制剂 CHIR-99021 的实验，作者推测：RA 诱导下，SIRT3 可能通过抑制 GSK3β、增强下游 β-catenin 来促进 NSC 向神经元分化。
⑤ 下调 GSK3，促进 NSC 向胆碱能神经元分化
敲低 GSK3α/β 后，ISL1 蛋白水平显著升高，过表达 GSK3α/β 则使其明显降低；免疫荧光中 ISL1 阳性细胞增多，主要由 GSK3β 下调所致。讨论部分进一步指出，GSK3 对 ChAT 和 ISL1 的表达均呈负调控，提示 SIRT3/GSK3/ISL1 通路有助于增强胆碱能神经再生。
图3：下调 GSK3 促进 NSC 向胆碱能神经元分化（原文 Fig. 9）
⑥ SIRT3 与 DVL 相互作用，减轻小胶质细胞活化诱导的 NSC 凋亡
流式凋亡检测显示：SIRT3 过表达的同时敲低 DVL，NSC 凋亡增加；SIRT3 敲低的同时补充 DVL，则凋亡较单纯敲低 SIRT3 减少。SIRT3 过表达可升高 DVL 的 mRNA 和蛋白水平。
Co-IP 结果显示，在 HEK293T 细胞中 DVL1/2/3 均可与 SIRT3 相互作用，在 C17.2 细胞中 SIRT3 可能与 DVL2/3 相互作用。
图4：SIRT3 与 DVL 相互作用及其对 NSC 凋亡的影响（原文 Fig. 10）
图片均来自原文（开放获取，CC BY-NC-ND 4.0）
04研究结论总结
• 在体效应：SIRT3 过表达改善 APP/PS1 小鼠的认知与焦虑样行为，增加海马神经再生并减少 Aβ 沉积。
• 作用机制：SIRT3 伴随 Wnt/β-catenin 激活；GSK3α 主要调控 NSC 增殖，GSK3β 主要调控分化，下调 GSK3 有利于 ISL1 相关的胆碱能神经再生；SIRT3 与 DVL 相互作用，减轻小胶质细胞活化引起的 NSC 凋亡。
• 客观看待：作者指出样本量较小，DVL1 的 Western blot 因缺乏特异抗体未能完成，SIRT3 与 DVL 的结合结构域有待验证，SIRT3→GSK3β→β-catenin 的链条部分仍为推测。研究基于小鼠与细胞模型，能否转化到人类 AD 还需更多验证。
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【参考资料】
1. EK-5301 RNAEx ZOL总RNA提取试剂使用说明书.pdf
2. Dai N, Su X, Li A, Li J, Jiang D, Wang Y. DVL/GSK3/ISL1 pathway signaling: unraveling the mechanism of SIRT3 in neurogenesis and AD therapy. Stem Cell Res Ther. 2024;15(1):299. IF: 7.3 Q1. DOI: 10.1186/s13287-024-03925-8. PMID: 39267160
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