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早期帕金森病线粒体功能障碍:潜在治疗靶点揭示新希望

新药情报编辑 | 2024-10-28 |

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帕金森病的患者通常会经历一系列的运动障碍,这些症状包括运动迟缓、静止性震颤和强直。这些临床表现主要是由于脑内黑质致密部(SNc)多巴胺能神经元的退化,从而引发运动神经回路的失调。至今,还没有有效的方法能够阻止或减缓帕金森病的进展,这反映出我们对这种疾病的机制理解尚不完善。

研究表明,错误折叠的α-突触核蛋白(α-Syn在神经元内累积,形成路易体病理,这是大多数帕金森病患者的核心神经病理特征。了解这些异常如何引起神经退行性变,是深入认识帕金森病的关键。在α-Syn的作用对象之中,线粒体尤为重要。线粒体是细胞的能量工厂,近年来的研究发现,帕金森病患者SNc多巴胺能神经元中存在线粒体功能障碍。

在近期一期的《分子神经退行性变》杂志中,美国西北大学范伯格医学院的研究小组发表了一项新研究[1]。他们指出,α-Syn病理会导致多巴胺能和胆碱能神经元中线粒体数量减少,基因表达降低,氧化应激增多,严重扰乱ATP的产生。此外,溶酶体的基因表达和数量增加,与路易体样包涵体的形成有关。这提示在由α-Syn病理引发的帕金森病相关神经元功能障碍和退行过程中,线粒体功能破坏是早期事件。

为评估α-Syn对神经元线粒体功能的影响,研究人员将α-Syn预制原纤维(PFF)注射到小鼠的SNc中。结果显示,12周后,大约40%SNc多巴胺能神经元中出现α-Syn聚集,而纹状体注射后聚集较不明显。SNc多巴胺能神经元减少了约三分之一,这表明PFF引起了明显的神经变性。错误折叠的α-Syn通过多种方式损害细胞功能,最终导致神经退行性变,而其中线粒体功能障碍尤为显著。

研究发现,SNc多巴胺能神经元依赖线粒体氧化磷酸化维持细胞内的ATP水平。然而,PFF注射后,这些神经元的线粒体几乎不再提供ATPATP的来源转为糖酵解。同时,相关的基因表达变化,参与氧化磷酸化的基因表达减少,而与糖酵解和其他代谢途径相关的基因变化多样,显示出代谢途径的复杂调整。

该研究还探讨了α-Syn PFF病理对线粒体及细胞质氧化还原状态的影响。结果显示,PFF注射后,SNc多巴胺能神经元线粒体与细胞质的氧化应激水平升高,影响蛋白质、脂质及DNA,且SNc神经元截面积减小,线粒体畸形与嵴结构改变。这些变化伴随着溶酶体的结构改变以及基因表达的变化,显示细胞内代谢与结构的深刻调整。

总体来看,该项研究表明线粒体功能障碍在α-Syn诱导的神经元功能失调及其继发性退化中扮演了重要角色。这也强调了在帕金森病早期阶段改善线粒体功能的治疗的重要性。


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