6.1/Q2 单细胞 + AI 生信双剑合璧!桂林医学院发现农药诱发帕金森病全新通路

前言

阿特拉津（ATZ）是全球广泛使用的除草剂，在环境中持久残留且易生物蓄积，流行病学与动物实验提示其暴露与帕金森病（PD）风险升高相关。但其神经毒性机制尚未明确，尤其神经元 - 小胶质细胞交互对话在其中的作用仍待解析。本研究以小鼠为模型，用单细胞转录组解析 ATZ 暴露对中脑神经元与小胶质细胞的影响，揭示其诱发 PD 样病变的分子机制。

1.动物造模：C57BL/6 小鼠灌胃 ATZ（10 mg/kg/d）28 天，设置对照组；

2.行为学检测：旷场、爬杆、悬尾实验评估运动功能；

3.组织病理：中脑组织 H&E 染色观察神经损伤；

4.单细胞转录组（scRNA-seq）：分析中脑细胞亚群与差异基因；

5.细胞互作：CellChat 解析神经元 - 小胶质细胞通讯；

6.体外验证：小胶质细胞 - 神经元共培养，抑制剂干预；

7.qPCR 验证测序结果可靠性。

 1.ATZ 暴露导致小鼠 PD 样运动障碍与中脑神经损伤

ATZ 处理后，小鼠旷场平均速度、活动时间、总路程显著降低，爬杆转向与总时长延长，悬尾不动时间与得分下降，呈现运动迟缓、肌力下降等 PD 样表型（图 1）。H&E 染色显示 ATZ 组中脑出现神经元水肿、胞质疏松、细胞固缩、空泡变性，固缩神经元密度显著上升（图 2）。结果证实环境相关剂量 ATZ 可诱发小鼠 PD 样行为与器质性神经损伤，为后续机制研究奠定表型基础。

2.单细胞转录组成功解析小鼠中脑 8 类细胞亚群

scRNA-seq 共捕获 65738 个细胞，分群得到神经元、少突胶质细胞、星形胶质细胞、小胶质细胞等 8 种细胞类型，标志物表达清晰（图 3）。对照组与 ATZ 组细胞构成无显著差异，说明 ATZ 未造成大规模细胞死亡，而是诱导细胞功能异常。qPCR 验证 6 个差异基因，与测序结果趋势一致，相关系数 > 0.8，证明单细胞数据高度准确可靠（图 4）。

3.ATZ 破坏神经元钙稳态，触发氧化应激与神经毒性

神经元亚群分析发现 10 个差异基因，KEGG 富集到钙信号、多巴胺能突触、坏死性凋亡等通路，GO 富集钙调蛋白结合、突触膜等条目（图 5）。关键基因Atp2b1、Camk2a显著上调，提示 ATZ 干扰钙外排与钙调蛋白激酶活性，引发钙超载、氧化应激升高，直接损伤神经元，构成神经元自主性损伤机制，是 ATZ 诱发神经退变的核心环节。